DE1816367A1

DE1816367A1 - Device for electromagnetic braking of rail vehicles

Info

Publication number: DE1816367A1
Application number: DE19681816367
Authority: DE
Inventors: Yves Machefert-Tassin
Original assignee: MTE SA
Current assignee: MTE SA
Priority date: 1967-12-26
Filing date: 1968-12-21
Publication date: 1969-07-24
Also published as: NL6818126A; GB1190880A; ES361710A1; FR1559729A; DE6812681U; BE725783A; CH500083A

Description

Vorrichtung zur elektromagnetischen Bremsung von Schienenfahrzeugen.Device for electromagnetic braking of rail vehicles.

Bei den meisten mit grosser Geschwindigkeit fahrenden Zügen werden im allgemeinen drei Bremsarten benutzt. Unter "Bremsung" ist hier entweder die iufreohterhaltung der Geschwindigkeit bei einer Abwärtsfahrt oder die Verlangeamung oder die Stillsetzung des fahrzeugs zu verstehen. Most trains traveling at high speeds will three types of brakes are generally used. Under "braking" is either the maintenance the speed when going down or the deceleration team or the shutdown to understand the vehicle.

Es wird entweder eine mechanische Bremsung z.B. mittels einer pneumatisch betätigten Vorrichtung benutzt, welche die Reibung von Bremsschuhen an den Radfelgen bewirkt, oder eine elektrische Bremsung, welche darin besteht, die elektrischen Bahnmotoren als z.B. auf Widerstände arbeitende Generatoren zu betreiben, oder schliesslich eine elektromagnetische Bremsung durch Gleitschuhe mit Hilfe von Elektromagneten, deren Anker auf den Schienenköpfen reiben. Diese drei Bremsarten werden häufig gleichzeitig benutzt, insbesondere bei mit grosser Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeugen, bei welchen eine grosse Bremsleistung erforderlich ist. There is either a mechanical braking, e.g. by means of a pneumatic one actuated device used, which reduces the friction of brake shoes on the wheel rims causes, or electrical braking, which consists in the electrical To operate railway motors as e.g. generators working on resistors, or finally electromagnetic braking by sliding shoes with the help of electromagnets, their anchors rub on the rail heads. These three types of braking are often simultaneous used, especially in vehicles moving at high speed which a large braking power is required.

Bei der letztgenannten Bremsart tragen die Kräfte der Anziehung der Anker oder Gleitschuhe an die Schiene zur Erhöhung des Reibungskoeffizienten bei. Ferner tritt eine Bremswirkung infolge der Wirbelströme in der Schiene auf, dieser Effekt ist jedoch im Wergleich zu dem vorhergehenden sehr gering, da die in dieser elektromagnetischen Bremse angewandte Leistung und somit die magnetmotorische Kraft zu klein ist. Sie beträgt namli¢h grössenordnungsmässig ein Hundertstel oder ein Tausendstel der in den iderstan"den durch die als Generatoren arbeitenden Bahnmotoren entwickelten Leistung. In dem ersteren Fall beträgt die benutzte Spannung grössenordnungsmässig 10 bis 30 Volt gegen mehrere hundert Volt in dem zweiten Fall. Wear with the latter type of braking the forces the attraction of the anchors or sliding blocks to the rail to increase the coefficient of friction at. Furthermore, a braking effect occurs as a result of the eddy currents in the rail, However, this effect is very small compared to the previous one, since the Applied power in this electromagnetic brake and thus the magnet motor Force is too small. It amounts to a hundredth or in the order of magnitude a thousandth of that in the iderstan "by the railway motors working as generators developed performance. In the first case, the voltage used is of the order of magnitude 10 to 30 volts versus several hundred volts in the second case.

Die Nachteile einer derartigen elektromagnetischen Bremsung sind folgende: ihre Reibung an den Sohienen und die hierdurch entstehende Abnutzung macht sie für eine normale Benutzung unbrauchbar, insbesondere bei grossen Geschwindigkeiten. Sie wirkt plötzlich, ohne dass die Bremsung gemässigt werden kann. Ihre Speisespannung ist im allgemeinen kleiner als 30 Volt, und es kann keine grosse Leistung Je Volumeneinheit erzeugt werden. Diese Bremse ist daher nur als Notbremse zu benutzen. The disadvantages of such electromagnetic braking are the following: their friction on the soles and the resulting wear they are unusable for normal use, especially at high speeds. It acts suddenly without the braking being able to be moderated. Your supply voltage is generally less than 30 volts, and there can be no great power per unit of volume be generated. This brake is therefore only to be used as an emergency brake.

Die den Gegenstand der Erfindung bildende elektromagnetische Bremse hilft allen diesen Nachteilen ab. Sie ist namlich eine elektromagnetische Bremse, welche nicht auf der Schiene schleift, geregelt werden kann und eine erheblich höhere Energie je Volumeneinheit verbrauchen kann, was ihre Benutzung sowohl als normale Bremse als auch als Notbremse gestattet. The electromagnetic brake forming the subject of the invention remedies all of these disadvantages. Namely, it is an electromagnetic brake, which does not drag on the rail, can be regulated and a considerably higher one Energy per unit volume can consume what their use both as normal Brake as well as an emergency brake.

Die den Gegenstand der Erfindung bildende elektromagnetische Bremsvorrichtung ist durch ein ein Nagnetfeld erzeugendes System, welches an dem fahrzeug befestigt ist und im Augenblick der Bremsung entweder durch die als Generatoren arbeitenden Bahnmotoren oder durch die elektrische Energiequelle der Bahnausru"stung erregt werden kann, und durch die Benutzung der Schiene ale Anker gekennzeichnet, wobei ein konstanter Luft spalt zwischen dem Feldsystem und dem Anker durch das System zur Befestigung des Peldlysteme an dem Fahrzeug hergestellt wird. The electromagnetic braking device forming the subject of the invention is through a system that generates a magnetic field and is attached to the vehicle and at the moment of braking either by those working as generators Railway engines or by the electrical energy source of the railway equipment can be, and characterized by the use of the rail ale anchor, whereby a constant air gap between the field system and the anchor through the system to attach the Peldlysteme to the vehicle.

Das Feldsystem entsprioht dem eines Induktionsmotors, welcher längs einer Mantellinie in einer Axialebene aufgeschlitzt und so flach abgewickelt ist, dass seine lohse parallel zu der Schiene wird, so dass diese als Anker dient, wobei ein konstanter Luftspalt zwischen dem Feld und der Schiene Mittels des Systems zur Befestigung des Peldsysteil an dea Fahrzeug aufrechterhalten wird. Der wesentliche Untersehied besteht Jedoch darin, dsas dieses Feldsystem kein periodisches Feld zu erzeugen braucht. Das Feldsystem kann entweder mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom erregt werden, d.h. man kann entweder die Energie der als Generatoren arbeitenden Bahnmotoren oder die 3nergie des sogenannten Leitungs-oder Bahnbetrieskreises benutzen. Die Wicklungen des Feldsystems können daher für sehr starke Stromstärken vorgesehen werden, welche erheblich grösser als die bei den bekannten elektromagnetischen Bremsen auftretenden sind. The field system is based on that of an induction motor, which Slit open along a surface line in an axial plane and thus unwound flat is that its lohse is parallel to the rail, so that this serves as an anchor, a constant air gap between the field and the rail means of the system to attach the Peldsysteil to the vehicle is maintained. The essential one The difference, however, is that this field system is not a periodic field needs to generate. The field system can use either direct current or alternating current be excited, i.e. one can either use the energy of the working as generators Use rail motors or the energy of the so-called management or rail operations group. The windings of the field system can therefore be designed for very high currents which are considerably larger than those in the known electromagnetic brakes are occurring.

Der Energieverbraucht der Bremse kann gegenüber demd er bekannten Vorrichtungen sehr hoch sein, und ihre Speisespannung kann mehrere hundert Volt betragen. Sie kann daher eine grössere Zahl von Amperewindungen je Volumeneinheit anwenden. Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen wirkt sie aussschliesslich durch die in der Schiene erzeugen Wirbleströme, und die Bremskräfte sind bekanntlich zu dem Quadrat der Amperewindungen proportional. The energy consumption of the brake can be compared to what it is known Devices can be very high and their supply voltage can be several hundred volts be. It can therefore have a larger number of ampere-turns per unit volume use. In contrast to the known devices, it works exclusively due to the eddy currents generated in the rail, and the braking forces are well known proportional to the square of the ampere-turns.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert. The invention is described below with reference to the drawing explained by way of example.

Big. 1 ißt eine schematische schaubildliche Ansicht der über der Schiene angeordneten elektromagnetischen Bermse allein. Big. FIG. 1 is a schematic perspective view of FIG Rail arranged electromagnetic berms alone.

Eig. 2 ist eine Seitenansicht, welche das System zur Befestigung der elektromagnetischen Bremse an dem Fahrzeug zeigt. Prop. Fig. 2 is a side view showing the system of attachment the electromagnetic brake on the vehicle.

Fig. 3 ist ein schaltbild des Speisekreises der Bremse. Fig. 3 is a circuit diagram of the brake feed circuit.

Fig. 1 zeigt schaubildlich eine Schiene 1, uber welcher die den Gegenstand der Erfindung bildende elektromagnetische Bremse angeordnet ist. Diese besitzt einen geblätterten oder massiven parallelepipedischen Magnetkern 2, welcher an seinen Enden oben mit zwei Ansätzen 3 und 4 für seine mechanische Befestigung an dem Fahrzeug mit Hilfe von zwei durch die zylindrischen Öffnungen 5 und 6 tretenden Achsen versehen ist. Fig. 1 shows diagrammatically a rail 1, over which the object the invention forming electromagnetic brake is arranged. This has one leafed or massive parallelepiped magnetic core 2, which at his Ends up with two lugs 3 and 4 for its mechanical attachment to the vehicle with the help of two through the cylindrical openings 5 and 6 entering Axes is provided.

Der Kern 2 ist in der Querrichtung unten mit einer gewissen Zahl von Nuten 7 sersehen (welche offen oder geschlossen in können), in welchen die Leiter einer Wicklung 8 liegen, welche auf den Kern aufgewickelt ist und durch die Klemmen 9 und 10 unter Spannung gesetzt wird. The core 2 is down in the transverse direction with a certain number of grooves 7 sersehen (which can be open or closed) in which the conductors a winding 8 which is wound on the core and through the clamps 9 and 10 is energized.

Die Längsachse ist zu der Schiene parallel, und zwischen dem Schienenkopf und dem unteren Teil des Kerns 2 ist ein konstanter Luftspalt von einigen Millimetern vorgesehen. Die Wicklung 8 ist schematisch durch einen ihrer Leiter dargestellt. Beispielshalber sind zwei Leiter Je Nut und vier Buten in Fig. 1 dargestellt. The longitudinal axis is parallel to the rail and between the rail head and the lower part of the core 2 is a constant air gap of a few millimeters intended. The winding 8 is shown schematically by one of its conductors. As an example, two conductors per slot and four butes are shown in FIG. 1.

Fig. 2 zeigt einen dem Kern der Fig. 1 ähnlichen Kern 2, jedoch mit acht Nuten. In dieser Figur sieht man die Schiene 1, den Luftspalt 11 und das Gestell 12 zur Verbindung der Radachsen 13 und 14, welches mit Hilfe von zwei bei 5 und 6 angeordneten Befestigungsachsen die Konstanthaltung des Luftspalts 11 der elektromagnetischen Bremse gestattet. FIG. 2 shows a core 2 similar to the core of FIG. 1, but with eight grooves. This figure shows the rail 1, the air gap 11 and the frame 12 to connect the wheel axles 13 and 14, which with the help of two at 5 and 6 arranged fastening axes to keep the air gap 11 of the electromagnetic Brake permitted.

Bei 15 und 16 sind die Rader des Fahrzeugs dargestellt. An der Befestigungsvorrichtung ist eine Einrichtung zur Einstellung der Grösse des Luftspalts zur Berücksichtung der Abnutzung der Räder vorgesehen. At 15 and 16 the wheels of the vehicle are shown. On the fastening device is a device for adjusting the size of the air gap to take into account the wear and tear of the wheels.

Die Klemmen 9 und 10 der Wicklung 8 werden im Augenblick der Bremsung unter Spannung gesetzt, wobei die Spannung entweder von einem9 oder mehreren Ankern der als Generatoren arbeitenden Bahnmotoren oder von der elektrischen Energiequelle der Bahnausrüstung geliefert werden kann. The terminals 9 and 10 of the winding 8 are at the moment of braking energized, the tension being either one or more anchors the railway motors working as generators or from the electrical energy source the railway equipment can be delivered.

In Fig. 3 ist der Anker eines elektrischen Bahnmotors M in Reihe mit einem Stabilisierwiderstand 20 geschaltet. Seine Feldwicklung ist bei 21 dargestellt. Die Klemmen 9 und 10 der Wicklung 8 der elektromagnetischen Bremse sind mit den Klemmen 18 bzw. 17 zur Speisung des Ankers verbunden, welohe ihrerseits mit der elektrischen Energiequelle der Bahnausrüstung verbunden sind. Ein Schalter 19 gestattet, im Augenblick der Bremsung entweder den Anker des Motors M in Reihe mit der elektromagnetischen Bremse zu schalten, wobei die Klemmen 17 und 18 nicht durch die elektrische Energiequelle der Bahnausrüstung erregt werden, oder die Bremse mittelbar an diese alleinige Energiequelle anzuschalten. Der in dem ersten Fall benutzte Widerstand 20 ist nicht unbedingt erforderloch, er ermo"glicht jedoch eine Regelung der Bremsung. Die sweite Lösung kann im Notfall benutzt werden, da sie der grössten für die Bremsung verfügbaren Leistung entspricht. In Fig. 3, the armature of an electric train motor M is in series connected to a stabilizing resistor 20. Its field winding is shown at 21. The terminals 9 and 10 of the winding 8 of the electromagnetic brake are connected to the Terminals 18 and 17 connected to feed the armature, which in turn is connected to the electrical energy source of the railway equipment are connected. A switch 19 allows at the moment of braking either the armature of the motor M in series with the electromagnetic one To switch the brake, the terminals 17 and 18 are not connected to the electrical energy source the railway equipment are excited, or the brake indirectly to this sole energy source to turn on. The one in that first case used resistor 20 is not absolutely necessary, but it allows a regulation of the braking. The wide solution can be used in an emergency as it is the largest for braking available power.

In der obigen Beschreibung ist die Anord nung der Spulen nur als nicht beschränkendes Beispiel angegeben. In the above description, the arrangement of the coils is only as non-limiting example given.

Gemäss einer Ausführungsabwandlung kann das Feldsystem der elektromagnetischen Bremse dadurch hergestellt werden, dass nebeneinander längs der Schiene oberhalb derselben eine gewisse Zahl von bewickelten Polen mit lotrechter Wachse angeordnet wird, welche wie die eines Wechselstromerzeugers oder einer Dynamomaschine ausgebildet sind, wobei ihre Polschuhe auf der Seite der Schiene und ihr gemeinsames zu der Schiene paralleles Loch auf der Seite des Gestells angeordnet ist, mit weichem das Feldsystem an dem Pahrzeug befestigt ist.According to a variant embodiment, the field system can be electromagnetic Brakes are made by being side by side along the rail above a certain number of wound poles arranged with perpendicular waxes which is designed like that of an alternator or a dynamo are, with their pole pieces on the side of the rail and their common to the Rail parallel hole is located on the side of the rack, with soft that Field system is attached to the vehicle.

E kann auch eine beliebige andere in der Schiene ein Magnetfeld erzeugende Anordnung benutzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. E can also be any other in the rail generating a magnetic field Arrangement can be used without departing from the scope of the invention.

Die Benutzung der oben beschriebenen elektromagnetischen Bremsvorrichtungen ist besonders bei mit grosser Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeugen empfehlenswert, obwohl diese Vorrichtungen auch bei beliebigen Geschwindigkeiten anwendbar sind. Use of the electromagnetic braking devices described above is particularly recommended for vehicles moving at high speed, although these devices are also applicable at any speed.

Claims

11.) Electromagnetic braking device for rail vehicles, marked by a system for generating a magnetic field (2 and 8), which is applied to the vehicle is attached and at the moment of braking either by acting as generators working railway engines or by the electrical energy source of the railway equipment can be excited, as well as by using the rail (1) as an anchor, with a constant air gap (11) between the system generating the magnetic field (2 and 8) and the anchor (1) by means of the system (12) for fastening the system for field generation (2 and 8) is made on the vehicle.

2.) Device according to claim 1, characterized in that the parallelepipedic system (2 and 8) for generating a magnetic field a scrolled or massive magnetic core (2), which is below with perpendicular to the axis of the track arranged grooves (7) is provided, and one partially housed in these grooves (7) Has winding (8).

3.) Device according to claim 1 and 2, characterized in that the system for attaching the magnetic field generating system to the vehicle is designed so that a constant air gap (11) between the rail (1) and the system for generating a magnetic field can be maintained, the Value is set to take into account the wear and tear of the vehicle's wheels (15-16) can be.

4,) Device according to one of claims 1 to 3, characterized by means of an electrical device which allows this at the moment of braking a magnetic field generating system (2 and a) of the electromagnetic brake either with the help of the train motors (M) working as generators or by means of the electric ones To excite energy source of the track disengagement.

5.) Device according to claim 1 ', 2 and 4, characterized in that that the system generating a magnetic field is produced in that along the Rail (1) with a certain number of wrapped poles with vertical poles above it Axis is arranged side by side, which like that of an alternator or a dynamo machine are, and their pole pieces on the side of the rail (1) are arranged, while their common to the Rail parallel hole is located on the side of the frame (12) with which the a magnetic field generating system is attached to the vehicle.

L e r s e i t e