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Schleuderschutzvorrichtung für Schienentriebfahrzeuge Die Erfindung
betrifft eine Schleuderschutzvorrichtung für Schienentriebfahrzeuge, die mit einem
durch unterschiedliche Drehbeschleunigungen der zu überwachenden Antriebsräder ausgesteuerten
und in seiner Ansprechempfindlichkeit einstellbaren Schaltgerät und mit einer die
Einstellung der Ansprechempfindlichkeit des Schaltgerätes selbsttätig gleichsinnig
mit dem Anfahrwiderstand und entsprechend der Beschleunigung des Fahrzeuges verändernden
Einstellvorrichtung versehen ist.
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Bereits bekannte Schleuderschutzgeräte ohne eine Einstellvorrichtung
der genannten Art wurden bisher fest auf eine derartige Ansprechempfindlichkeit
eingestellt, daß sie bei Drehbeschleunigungen, wie sie während der Anfahrphase des
leer fahrenden Schienentriebfahrzeuges mit nahezu voller Motorleistung und ohne
Schleudern auftreten können, eben noch ansprechen und einen Schleuderschutzvorgang
auslösen konnten. Trotz der bewußten Inkaufnahme des Mangels, daß besonders während
Rangiervorgängen die Schleuderschutzgeräte infolge ihrer Einstellung gerade in ungünstigsten
Augenblicken ohne tatsächliches Auftreten eines Schleuderns ansprechen konnten,
waren diese Schleuderschutzgeräte doch so unempfindlich, daß bei einem langsamen
Schleudern, wie es beim Anfahren schwerer Züge auftreten kann, kein den Schleudervorgang
unterbrechendes Ansprechen erfolgte. Dieses langsame Schleudern konnte bisher durch
Schleuderschutzvorrichtungen, die sich eines Drehzahlvergleiches zwischen nicht
miteinander gekoppelten Radsätzen bedienten, erfaßt werden. Bei den modernen Schienentriebfahrzeugen
sind jedoch häufig sämtliche Räder miteinander gekuppelt, so daß kein Drehzahlvergleich
möglich ist.
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Für Triebwagen sind bereits Beschleunigungswächter bekanntgeworden,
die ein stets gleichartiges, von der Belastung des Triebwagens unabhängiges Beschleunigen
beim Anfahren gewährleisten. Diese Beschleunigungswächter steuern die Fahrmotoren
der Triebwagen kontinuierlich in Abhängigkeit von der Anfahrbeschleunigung und können
eine Einrichtung aufweisen, welche die Hochregelung der Fahrmotoren bei Annäherung
an die Schleudergrenze verzögern. Derartige Beschleunigungswächter sind als Schleuderschutzvorrichtungen
für Lokomotiven jedoch unbrauchbar, da sich bei diesen die erreichbare Anfahrbeschleunigung
entsprechend der Anhängelast ändert.
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Es sind auch Gleitschutzeinrichtungen der eingangs genannten Art mit
Einstellvorrichtungen bekannt, die die Ansprechempfindlichkeit auch in Abhängigkeit
vom Vorhandensein ungebremster oder nur teilgebremster Anhängewagen umstellen. Diese
Einstellvorrichtungen können dabei von einem beim Ankuppeln der Anhängewagen zu
betätigenden Kupplungskontakt gesteuert werden. Es ist jedoch festzustellen, daß
derartige Kupplungskontakte nicht an jedem Schienenfahrzeug anbringbar sind. In
diesem Zusammenhang ist es für Gleitschutzregler an generatorisch abzubremsenden
Fahrzeugen bereits bekannt, die Ansprechempfindlichkeit in Abhängigkeit vom Stromsollwert
der Bremsgeneratoren, also abhängig von dem diesen abgeforderten Bremsmoment, zu
verändern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleuderschutzvorrichtung
der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die sowohl beim allein fahrenden wie bei
einem einen schweren Zug ziehenden Schienentriebfahrzeug verwendbar ist und beim
Auftreten eines Schleudervorganges ein sicheres Ansprechen gewährleistet; sie soll
auch bei Schienentriebfahrzeugen, die nur miteinander gekuppelte Antriebsräder aufweisen,
verwendbar sein und keinerlei Schaltorgane an den Kupplungsorganen des Schienentriebfahrzeuges
benötigen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einstellvorrichtung
eine überwachungsvorrichtung aufweist, welche die Einstellung der Empfindlichkeit
ausschließlich und unmittelbar aus den bei der Anfahrt vorhandenen Meßwerten der
Drehbeschleunigung in der Weise steuert, daß einer niedrigen Drehbeschleunigung
eine hohe Ansprechempfindlichkeit entspricht und während der Anfahrphase des Schienentriebfahrzeuges
das Schaltgerät bei einer der Alleinfahrt des Fahrzeuges entsprechenden höheren
Drehbeschleunigung von einer hohen auf eine niedere Ansprechempfindlichkeit umstellt.
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Diese Schleuderschutzvorrichtung läßt sich dadurch weiter ausbilden,
daß die überwachungsvorrichtung
einen während der Anfahrphase beim
Auftreten einer der Anfahrbeschleunigung entsprechenden hohen Drehbeschleunigung
der Antriebsräder durch das bis dahin auf eine hohe Ansprechempfindlichkeit eingestellte
Schaltgerät ausgelösten Schaltbefehl zur Umstellung des Schaltgerätes auf die niedere
Ansprechempfindlichkeit ausnützt. Falls die Vorrichtung für Schienentriebfahrzeuge
mit pneumatisch geregelten Antriebsmotoren vorgesehen ist, kann ein dicht oberhalb
eines ein Anfahren des Schienentriebfahrzeuges wirkenden Motorregeldrukkes sich
schließender Druckwächter in den Erregungsstromkreis eines verzögert ansprechenden
Umschaltrelais eingeschaltet sein, welches in seinem erregten Zustand einen bei
Erregung des Schaltgerätes anstehenden Schaltbefehl Einrichtungen zur Beseitigung
des Schleuderns und in seinem unerregten Zustand einem bei seiner Erregung die Ansprechempfindlichkeit
des Schaltgerätes herabsetzenden und einen zusätzlich vom Druckwächter überwachten
Selbsthaltestromkreis schließenden Einstellrelais zuleitet.
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Eine weitere günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schleuderschutzvorrichtung
ergibt sich, wenn in an sich bekannter Weise eine die Ansprechempfindlichkeit des
Schaltgerätes mit steigender Antriebsleistung des Schienentriebfahrzeuges zusätzlich
absenkende Einstellvorrichtung vorgesehen ist.
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In der Zeichnung ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Schleuderschutzvorrichtung
schematisch dargestellt.
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Die Schleuderschutzvorrichtung weist ein in seiner Ansprechempfindlichkeit
durch Verändern eines äußeren Widerstandes R1 innerhalb bestimmter Grenzen stufenlos
verstellbares und durch Zu- bzw. Abschalten eines äußeren Widerstandes R2 zusätzlich
auf zwei Ansprechempfindlichkeitsstufen einstellbares elektronisches Schaltgerät
1 auf. Dieses Schaltgerät 1 ist bereits in einer geringfügig geänderten Form
vorgeschlagen worden und insoweit nicht Gegenstand der Erfindung; es braucht daher
hier nur in seiner Beziehung zur Erfindung kurz erläutert zu werden. Das von einer
nicht dargestellten Gleichstromquelle über die Leitungen 3 und 5 gespeiste Schaltgerät
1 wird von einem mit den zu überwachenden Antriebsrädern des Schienenfahrzeuges
gekuppelten Wechselstromgenerator 7 gesteuert. Die eine Anschlußklemme des Wechselstromgenerators
7 ist über eine einen Elektronenfluß in dieser Richtung freigebende Diode 9 mit
dem negativen Pol eines Kondensators 11 und die zweite Klemme des Wechselstromgenerators
7 ist mit einer an die zum positiven Pol der Gleichstromquelle führende Leitung
3 angeschlossenen Leitung 13 verbunden. Zwischen der Leitung 13 und dem positiven
Pol des Kondensators 11 liegt die Emitter-Basis-Strecke eines Transistors 15 sowie
eine einen Elektronenfluß zum Kondensator 11 freigebende Diode 17. Die Emitter-Basis-Strecke
eines Transistors 19 überbrückt einen einstellbaren, an die Leitung 13 angeschlossenen
Widerstand 21; die Basis des Transistors 19 ist über die Emitter-Kollektor-Strecke
eines Transistors 23 mit dem an der Diode 9 liegenden negativen Pol des Kondensators
11 verbunden. Der Kollektor des Transistors 19 und die Basis des Transistors
23 sind über einen gemeinsamen Widerstand 25 und der Kollektor des Transistors
15 ist über einen gesonderten Widerstand 27 an die zum negativen Pol der Gleichstromquelle
führende Leitung 5 angeschlossen. Weiterhin ist der Widerstand 21 durch den einstellbaren
äußeren Widerstand R2 in Abhängigkeit von der Stellung eines Kontakts 31 eines Einstellrelais
33 überbrückbar, und die Diode 17 ist durch den veränderlichen äußeren Widerstand
R1 überbrückt. An das Schaltgerät 1 ist weiterhin ein einen Schaltkontakt 37 betätigendes
Ausgangsrelais 39 angeschlossen.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Teiles des Schaltgerätes 1 ist
folgende: Während einer Fahrt lädt der Wechselstromgenerator 7 mit seiner in ihrer
Höhe der augenblicklichen Fahrgeschwindigkeit proportionalen Spannung einer Halbwelle
der erzeugten Wechselspannung über die Diode 9 und die Emitter-Basis-Strecke des
Transistors 15 sowie zur letzteren parallel über den Widerstand R1 den Kondensator
11 auf. Zugleich wird der Kondensator 11 über die Diode 17, den Widerstand 21 bzw.
die Widerstände 21 und R, und den Transistor 23 ständig entladen. Die Leitfähigkeit
des Transistors 23 ist durch den mittels des Transistors 19 sich verstärkt auswirkenden
Spannungsabfall am Widerstand 21 derart gesteuert, daß die Stärke des Entladestromes
des Kondensators 11 nur vom Spannungsabfall am Widerstand 21 abhängt, also unabhängig
von der Höhe der Aufladung des Kondensators 11 ist. Die Emitter-Basis-Strecke des
Transistors 15 wird also von in ihrer Höhe der Drehbeschleunigung des Wechselstromgenerators
7 und damit der Antriebsräder proportionalen Stromstößen durchflossen; der Proportionalitätsfaktor
ist dabei von der Einstellung des Widerstandes R1 und dem durch den Schalter 31
in seiner Höhe umschaltbaren Widerstandswert zwischen der Leitung 13 und dem Emitter
des Transistors 23 abhängig. Die Stromstöße steuern die Leitfähigkeit des Transistors
15; am Widerstand 27 tritt also ein den Stromstößen proportionaler Spannungsabfall
auf, der durch nicht dargestellte Schaltelemente in an sich bekannter Weise zu einem
das Ausgangsrelais 39 nur bei Überschreiten eines bestimmten Spannungsabfallwertes
erregenden Stromfluß umgewandelt wird. Insgesamt gesehen erregt das Schaltgerät
1 also das Ausgangsrelais 39 nur bei überschreiten einer bestimmten, durch den Schalter
31 und die Einstellung des Widerstandes R1 festlegbaren Drehbeschleunigung der Antriebsräder.
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Gemäß der Zeichnung wird der Widerstand R1 von einem Druckluftzylinder
41 eingestellt, der in Verstellrichtung einer Verminderung des Wertes des Widerstandes
R1 vom über eine Rohrleitung 43 zugeführten Motorregeldruck des Schienentriebfahrzeuges
entgegen der Kraft einer Feder 45 beaufschlagt ist. Das Einstellrelais 33 ist derart
ausgelegt, daß es im unerregten Zustand den Kontakt 31 geschlossen und einen weiteren
Kontakt 63 geöffnet hält. Weiterhin ist der Druckluftzylinder 41 derart ausgestaltet,
daß er zu Beginn einer Verstellung des Widerstandes R1 dicht oberhalb eines Druckes,
der gerade den Übergang vom Leerlauf zum Anfahren bedeutet, einen als Druckwächter
wirkenden Schalter 65 schließt. Der Schalter 65 überwacht die Verbindung einer Leitung
67 mit der Leitung 3; die Leitung 67 führt zum Kontakt 37, zum Kontakt 63 und über
einen Widerstand 69 zu der andererseits über Masse mit der Leitung 5 verbundenen
Erregerspule eines Umschaltrelais 71, die zur Ansprechverzögerung von einem Kondensator
73 überbrückt ist. Im unerregten Zustand verbindet der Schaltkontakt 75
des
Umschaltrelais 71 den zweiten Pol des Schaltkontakts 37 mit dem Kontakt 63
und mit der andererseits über Masse an die Leitung 5 angeschlossenen Spule des Einstellrelais
33. Im erregten Zustand des Umschaltrelais 71 verbindet der Schaltkontakt 75 den
Schaltkontakt 37 mit einem Wechselschalter 57 und über diesen mit einem Relais 59
oder 61. Jedes der Relais 59, 61 bewirkt über nicht dargestellte Einrichtungen in
bekannter Weise bei seiner Erregung ein jeweils einseitiges Sanden vor den Antriebsrädern;
durch den vom Fahrtwendeschalter 55 gesteuerten Wechselschalter 57 wird das jeweils
ein Sanden in Fahrtrichtung vor den Antriebsrädern überwachende Relais an den Schaltkontakt
75 angeschlossen. Weiterhin kann der dem Schalter 57 zugeführte Strom in bekannter,
nicht dargestellter Weise zum Reduzieren der Antriebsleistung des Schienentriebfahrzeuges
verwendet werden.
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Beim Anfahren des Schienentriebfahrzeuges wird der Motorregeldruck
über den Leerlauf hinaus gesteigert, der Druckluftzylinder 41 schließt den Druckwächter
65 und stellt sodann den Widerstand R1 entsprechend der eingesteuerten Motorleistung
ein. Beim Schließen des Druckwächters 65 wird das Umschaltrelais 71 erregt, zieht
jedoch infolge seiner Verzögerung noch nicht an; zugleich gelangt Spannung zum Schaltkontakt
37.
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Bei einer Alleinfahrt des Schienentriebfahrzeuges ist das Relais 39
zunächst erregt und der Schaltkontakt 37 geschlossen, da in diesem Fall der durch
die Drehbeschleunigung der Antriebsräder gegebene Wert der Steuergröße den bei geschlossenem
Kontakt 31 und noch voll wirksamen Widerstand R1 vorhandenen niedrigen Ansprechwert,
also die höchste Ansprechempfindlichkeit des Schaltgerätes 1 weit übersteigt. Über
den Schaltkontakt 37 und den noch in Ruhe befindlichen Schaltkontakt 75 wird also
das Einstellrelais 33 erregt; der Kontakt 31 öffnet, und der Kontakt 63 schließt.
Das Schaltgerät 1 wird also auf seine niedere Ansprechempfindlichkeit umgestellt
und wird, falls kein Schleudern vorliegt, über das Relais 39 den Schaltkontakt 37
öffnen. Das Einstellrelais bleibt jedoch über den durch die Schalter 65 und 63 geschlossenen
Selbsthaltestromkreis erregt, so daß der Kontakt 31 geöffnet und das Schaltgerät
1 auf seine niedere Ansprechempfindlichkeit eingestellt bleibt. Nach Ablauf der
Verzögerungszeit des Umschaltrelais 71 trennt der Schaltkontakt
75 den Kontakt 37 vom Einstellrelais 33 ab und verbindet ihn über den Wechselschalter
57 mit einem der Relais 59 oder 61. Falls nunmehr während der Fahrt ein Schleudern
und damit ein Ansprechen des Schaltgerätes 1 auftritt, wird über den sich
schließenden Schaltkontakt 37 das Relais 59 oder 61 erregt und es erfolgt eine Sandung
und gegebenenfalls weitere das Schleudern abstellende Vorgänge.
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Falls beim vorgeschilderten Anfahren alsbald ein Schleudern auftritt,
so spielen sich ähnliche Vorgänge ab; der Schaltkontakt 37 bleibt dann allerdings
ständig geschlossen, der Selbsthaltestromkreis des Einstellrelais 33 wird erst beim
Umschalten des Schaltkontakts 75 wirksam, und die Schleuderschutzmaßnahmen setzen
nach dem Umschalten sofort ein.
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Wenn das Schienentriebfahrzeug mit einem schweren Zug anfährt, so
tritt beim Schließen des Druckwächters 65 infolge der noch geringen Antriebsleistung
nur eine niedere Drehbeschleunigung ohne Schleudern auf. Das Schaltgerät 1 ist also
beim Schließen des Druckwächters 65 in Ruhe, das Einstellrelais 33 bleibt unerregt,
und das Schaltgerät 1 bleibt auf seine hohe Ansprechempfindlichkeit. eingestellt.
Nach dem Ablauf der Verzögerungszeit schaltet das Umschaltrelais 71 um, und bei
eventuell nachfolgend während der Fahrt auftretenden, auch langsamen Schleudervorgängen
kann das Schaltgerät 1 infolge seiner hohen eingestellten Ansprechempfindlichkeit
Schleuderschutzmaßnahme einleiten. Die Schleuderschutzvorrichtung kann im Rahmen
der durch den Anspruch 1 definierten Erfindung durch bekannte Geräte ergänzt werden.
So ist beispielsweise gestrichelt ein Gerät 77 dargestellt, welches, wenn der Schaltkontakt
37 durch mehrmaliges, kurz aufeinanderfolgendes und jeweils nur kurze Zeit anhaltendes
Schließen eine Reihe von Schleuderschutzimpulsen abgibt, nach einer bestimmten Anzahl
dieser Schleuderschutzimpulse das Relais 59 bzw. 61 unter Überbrückung der Schaltkontakte
37 und 65 für einige Zeit dauernd erregt und damit das Schienentriebfahrzeug mit
Sicherheit aus dem Schleuderbereich bringt.