DE1910070B2

DE1910070B2 - Elektrohydraulischer antrieb zum umstellen von auffahrbaren und nicht auffahrbaren weichen in eisenbahnanlagen

Info

Publication number: DE1910070B2
Application number: DE19691910070
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7250 Leonberg Domhan Gerold 7070 Schwabisch Gmund Vogelsang Kurt 7000 Stuttgart Hartl Franz. 7531 Nottingen Hagen
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1969-02-28
Filing date: 1969-02-28
Publication date: 1973-08-16
Also published as: DE1910070A1; DE1910070C3

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrohydrauüschen Antrieb zum Umstellen von auffahrbaren und nicht auffahrbaren Weichen in Eisenbahnanlagen, bei denen das Umstellen der Weichen durch druckmittelbetätigte Stellzylinder erfolgt und das Druckmittel von einem Pumpenaggregat über Steuerventile dem entsprechenden Stellzylinder zugeführt wird.

Zum Umstellen der Weichen im Eisenbahn-Sicherungswesen werden im allgemeinen elektromechani-

»5 sehe Systeme verwendet. Hierbei «örd beim Umstellvorgaug vom Stellwerk aus ein im Weichenantriebs-Gehäuse eingebauter Elektromotor in Gang gesetzt, der über eine einstellbare Rutschkupplung, über ein Getriebe mit entsprechenden Überwachungs- und Ruckmeldungsorganen die Weiche umstellt und diese in ihrer Endlage mit einer bestimmten Kraft festhält. Die definierte und gleichbleibende Einhaltung dieser Kräfte erwies sich neben einigen anderen Forderungen als besonders schwierig, da die am Gleis angeordneten Weichenantriebe rauhen Betriebs- und Umweltsbedingungen ausgesetzt sind und hierdurch die zum Einstellen der zulässigen Stell-, Festhalte- und Auffahrkräfte verwendeten Reibungs- und Überlastungskupplungen abhängig von den auftretenden

Temperaturschwankungen usw. nicht gleichmäßig wirken.

Weitere Schwierigkeiten treten durch die Wartung auf, da bei der Vielzahl der Aufgaben, die ein Weichenantrieb zu erfüllen hat, ein relativ hoher Aufwand an beweglichen Teilen erforderlich ist und damit ein entsprechend hoher Verschleiß verbunden ist.

Durch die aufwendige Mechanik wird sowohl der Wirkungsgrad herabgesetzt, was im Hinblick auf weite Stellentfernungen Zuleitungsprobleme aufwirft, als auch den Bemühungen um eine Verkleinerung des Gerätes eine festigkeitsbedingte Grenze gesetzt.

Die Nachteile der aufwendigen Mechanik können durch die Verwendung einer hydraulischen Weichenstellvorrichtung vermieden werden.

Bei einer bekannten hydraulischen Weichenstellvorrichtung (deutsche Patentschrift 1 155 159 und deutsches Gebrauchsmuster 1 855 445) ist zwischen einer Pumpe und einem Steuerventil ein Reservebehälter angeordnet. Hierbei wird das durch den Reservebehälter hindurchgeführte Druckmittel gegen einen Schalter gedrückt, der in einer gewissen Endstellung die Pumpe automatisch ab- und bei Erreichen einer anderen Endstellung wieder einschaltet. Weiterhin kann in dem ölkreislauf noch ein Überdruckschalter angeordnet sein, der jeweils bei Überschreitung eines bestimmten Druckes den Motor und damit die Pumpe stillstellt.

Beim Umstellen einer an diese bekannte Stellvor-

' htung angeschlossenen Weiche schwankt die Steilheit entsprechend den durch die Endstellungen des «schalters bestimmten Drücken. Weiterhin wird die Pumpe bzw. der Pumpenmotor zumindest bei schwervorigen Weichen während des Umstellvorganges abgeschaltet, da das von der Pumpe geförderte Druckmittelin dem Reservebehälter gestaut wird. Dies kann tut Folge haben, daß der Motor während eines Umstellvorganges mehrmals ein- und ausgeschaltet wird. Weiterhin besteht die Gefahr, daß bei einer Störung «η Pumpenmotor, die in der Zeit zwischen den WeichenumsteUungen auftritt, eine geforderte Weichenumstellung eingeleitet wird und die Weichenzungen der betroffenen Weiche die andere Weichenlage nicht erreichen.

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten hydraulischen Weichenstellvorrichtung und der bekannten elektromechanischen Weichenantriebe zu vermeiden und einen elektrohydraulischen Antrieb zu schaffen, der in einfacher Webe /um Umstellen von auffahrbaren und nicht auffahrbaren Weichen verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Pumpenaggregat während des Umstellen* stets eingeschaltet bleibt, daß zum Einstellen einer zulässigen Stellkraft zwischen dem Pumpenaggreeat und den Steuerventilen ein Oberdruckventil angeordnet ist und daß zum Einstellen zulässiger Festhalte- und Auffahrkräfte der Druckmittel-Förderkreis zwischen dem Pumpenaggregat und den Stellzylinderteilen nach dem Erreichen der Weichenendlagen unterbrochen wird.

Ein solcher elektrohydraulischer Antrieb hat gegenüber dem elektromechanischen Antrieb folgende Vorteile: besseren Wirkungsgrad und damit volle Stellkraft bei maximal zulässiger Stellentfernung; weniger bewegliche Teile, dadurch geringerer Verschleiß; geringerer Wartungsaufwand; kleinere Abmessungen, damit günstigere Anbauverhältnisse am Gleis und einfachere Einstellung der Stell-, Festhalte- und Auffahrkräfte.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß in an sich bekannter Weise die den Stellzylinderteilen zugeordneten Steuerventile unabhängig von den Lagen der Kolben in den Stellzy-Hnderteilen zum Umstellen der Weichen in ihre entsprechenden Arbeitslagen steuerbar sind.

Um Einflüsse der gesamten Druckmittel-Forderkreise und an diese angeschlossener Vorrichtungen auf die Einstellung der Festhalte- und Auffahrkräfte zu vermeiden, sind nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung in der Grundstellung der Steuerventile die Druckmittel-Förderkreise zu den Stellzylinderteilen unterbrochen.

Bei auffahrbaren Weichen ist es zweckmäßig, zwischen den von dem Pumpenaggregat abgetrennten Druckmittel-Förderkreisen der Stellzylinderteile zum Einstellen bestimmter Festhalte- und Auffahrkrafte Überdruckventile anzuordnen.

In den Fällen, bei denen nicht auffahrbare Weichen mit einer sogenannten Innenverriegelung versehen sein müssen, wird die erforderliche zusätzliche Festhaltekraft gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch eingestellt, daß zwischen dem die Stellkraft bestimmenden Überdruckventil und den Steuerventilen eine weitere Ventileinrichtung, z.B. ein druck- und strömungsabhängiges Wechselventil, angeordnet ist an deren zweitem Ventilausgang der Druckkolben für die Innenverriegelung mit den vorgeschalteten Steuerventilen angeschlossen ist. Hierdurch wird der bei den bekannten Weichenantrieben zusätzlich benötigte Motor mit Getriebe eingespart. Werden die elektrohydraulischen Antriebe zum Umstellen von nicht auffahrbaren Weichen in Anlagen außerhalb Deutschlands verwendet, so können Forderungen nach einer elektromechanischen Verriegelung der Weichen bestehen. Eine solche Forderung wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erfüllt, daß in die Steuerleitungen der den Stellzylinderteilen zugeordneten Steuerventile Kontakte, die von den elektromagnetischen Riegeln gesteuert werden, angeordnet sind.

Besteht die Forderung, daß eine im Umstellen begriffene Weiche bei einer Störung des Pumpenaggregats ihre Endlage unbedingt erreichen soll, eine Forderung, die beispielsweise in Ablaufanlagen erfüllt werden sollte, so wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Pumpenaggregat und den Steuerventilen in an sich bekannter Weise ein teilweise mit einem gasförmigen Stoff gefüllter Druckbehälter in dem Druckmittel-Förderkreis angeordnet.

Hierbei ist es vorteilhaft, in die Steuerleitungen der Steuerventile Kontakte eines Unterdruckschalteis derart anzuordnen, daß bei einem bestimmten Unterdruck in dem Druckmittel-Förderkreis die Steuerleitungen unterbrochen werden.

Um einen bestimmten Druck in dem Druckbehälter auch dann zur Verfügung zu haben, wenn eine Weiche relativ wenig umgestellt wird, sind nach einer Weiterbildung der Erfindung in der Anschaltleitung des Pumpenmotors weitere Kontakte des Unterdruck schalters angeordnet, so daß beim Ansprechen des Unterdruckschalters der Pumpenmotor so lange eingeschaltet wird, bis der vorbestimmte Druck im Druckbehälter wieder erreicht ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den elektrohydraulischen Antrieb mit einer zusätzlichen Innenverriegelung der Weiche,

F i g. 2 den Antrieb mit einer elektromechanischen

Verriegelung und

F i g. 3 einen z. B. für Ablauf anlagen verwendbaren Antrieb.

Der in der F i g. 1 dargestellte elektrohydraulische Antrieb besteht aus einem Pumpenaggregat mit der

5° Pumpe P und einem Elektromotor M, einem Überdruckventil D, den Steuerventilen WS mit den Steuerlagen 1 und r und dem Stellzylinder AK mit einem Antriebskolben. Diese Vorrichtungen sind durch Druckmittel-Förderkreise verbunden. Zur Erhöhung

55 der Festhaltekraft kann eine Innenverriegelung der betreffenden Weiche gefordert werden, z. B. als nicht auffahrbare Weiche auf Schnellfahrstrecken. In diesem Fall wird in dem Druckmittel-Förderkreis zwischen Pumpenaggregat P + M und den Steuerventi-

⁶⁰ len WS die in der Figur durch eine strichpunktierte Linie umgrenzte Vorrichtung J, z. B. ein druck- und strömungsabhängiges Wechselventil JDl und ein Druckkolben JK mit vorgeschalteten Steuerventilen JWS, angeordnet.

⁶5 Die Stellzylinderanordnung ist in der Fig. 1 beispielsweise so ausgeführt, daß den beiden Stellzylinderteilen AKl und AKr nur ein Kolben mit einer durchgehenden Kolbenstange zugeordnet ist. Je nach

der Bewegung und der Lage des Kolbens in dem Zylinder wird die zugehörige Weiche in die entsprechende Endlage gebracht. Diese Endlagen können beispielsweise durch die Kontakte El bzw. Er überwacht werden.

Die dargestellte Stellzylinderanordnung hat in vorteilhafter Weise in beiden Druckrichtungen die gleichen wirksamen Kolbenflächen, so daß in beiden Richtungen die gleichen Stellkräfte proportional zum Druck des Druckmittels in den Förderkreisen wirken. Weiterhin wird die Kolbenstange parallel geführt, so daß der Kolben gegen seitliche Kräfte entlastet wird. Eine weitere Entlastung gegen seitliche Kräfte kann dadurch erreicht werden, daß die Kolbenstange nicht fest mit der Stellstange der Weiche verbunden wird. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung der Stellzylinder besteht darin, daß der gleiche Antrieb unabhängig von der Anordnung des Antriebes am Gleis - rechts oder links - zum Umstellen der entsprechenden Weichen verwendet werden kann.

Als Steuerventil WS ist beispielsweise ein Steuerventil mit Mittellage verwendet, das in dieser Lage die Druckmittel-Förderkreise der Stellzylinderteile AKr und AKl von dem Pumpenaggregat P + M abtrennt.

Die Wirkungsweise des elektrohydraulischen Antriebs sei an Hand eines Umstellvorganges für eine Weiche beschrieben, bei dem der Steuerkolben in die Lage / bewegt werden soll, die z. B. der linken Weichenlage entspricht. Weiterhin ist angenommen, daß die Weiche ohne Innenverriegelung verwendet wird, so daß die Vorrichtung J in F i g. 1 entfällt und der Druckmittel-Förderkreis von dem Pumpenaggregat P + M über das Überdruckventil D direkt mit dem Steuerventil WS verbunden ist.

Zum Umstellen der Weiche wird über die Leitungen Sp der Motor M eingeschaltet und über die Leitungen US dem Steuerventil WS ein über die Umstellzeit der Weiche andauernder Stellimpuls zugeführt, der das Ventil aus seiner Mittelstellung in die Lage / bewegt und die Druckmittel-Förderleitungen des Stellzylinders AK mit den Förderleitungen des Pumpenaggregats durchverbindet.

Mit dem Anlaufen des Pumpenaggregats wird Öl aus dem ölvorratsbehälter B angesaugt und in die Leitung mit dem Überdruckventil D geschickt. Dieses Druckbegrenzungsventil ist auf einen der vorbestimmten Stellkraft entsprechenden Druck eingestellt und stellt gleichzeitig eine Überlastsicherung dar, indem es bei höherem Druck als die Stellkraft einen Nebenkreis öffnet und einen entsprechenden Teil des geförderten Öls wieder in den Behälter B zurückströmen läßt.

Durch den im Förderkreis anstehenden Druck wird öl in den Stellzylinderteil AKr gefördert, das den Kolben nach links bewegt und das öl aus dem Zylinderteil A K! über den entsprechenden Förderkreis und das Steuerventil WS in den Behälter B drückt. Erreicht der Antriebskolben nahezu das Ende der Lage /, d. h. die Weiche befindet sich nun in ihrer Endlage, so kann beispielsweise der Kontakt El betätigt werden und abhängig von diesem einerseits das Steuerventil WS in seine Mittellage gesteuert und andererseits das Pumpenaggregat von dem Speisestrom über die Leitungen Sp abgeschaltet werden. Beim Erreichen der Weichenendlage kann abhängig vom Abschaltvorgang im Antrieb die anliegende Weichenzunge mit der höchstzulässigen Stellkraft bewegt werden.

Durch das Einstellen und Begrenzen der Stellkraft durch das Überdruckventil D ist es möglich, eine konstante Stellkraft unabhängig von Temperaturschwankungen, Umwelteinflüssen - wie Feuchtigkeit, Rost, Reibungswärme - und Verschleiß zu erreichen. Weiterhin ist eine stufenlose Einstellung der Stellkraft möglich.

Mit dem Zurückstellen des Steuerventils WS in

ίο seine Mittellage werden die Druckmittel-Förderkreise des Stellzylinders AK unterbrochen und das in den Stellzylinderteilen und in den Kreisen befindliche öl hält den Kolben in seiner Lage fest. Hierdurch wurden die Bedingungen für nicht auffahrbare Weichen er-

¹S füllt, wenn die Festhalte- und Auffahrkräfte durch die mechanische Festigkeit der Weichenstellstangen und der Bauteile des elektrohydraulisehen Antriebs festgelegt werden.

Soll der Antrieb für auffahrbare Weichen verwendet werden, bei denen die Weichen von den Rädern eines Zuges gewaltsam umgestellt werden, so müssen die Weichenzungen bis zu bestimmten Festhalte- und Auffahrkräften in ihrer Lage gehalten werden, ehe sie durch einen Auffahrvorgang aus ihrer Endlage bewegt werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß zwischen den beiden Druckmittel-Förderkreisen der Stellzylinderteile AKl und AKr Überdruckventile AKD, z. B. in den Antriebskolben, angeordnet sind, die bei einer bestimmten Auffahrkraft sich öffnen und einen Druckmittelaustausch zwischen den beiden Stellzylinderteilen ermöglichen, ohne daß ein Teil des Weichenantriebes mechanisch zerstört wird. Durch diese Überdruckventile können in einfacher Weise die zulässigen Festhalte- und Auffahrkräfte stufenlos eingestellt werden, wobei die bei den bekannten elektromechanischen Weichenantrieben erforderlichen komplizierten Festhalte- und Auffahrkupplungen vermieden werden.

Werden Weichen betriebesbedingt als auffahrbare und nicht auffahrbare Weichen verwendet, beispielsweise als Rangierweichen bzw. als Weichen in Schnellfahrstrecken, so müssen die erforderlichen Festhalte- bzw. Auffahrkräfte vom Stellwerk aus wahlweise einsteilbar sein. Zum Einstellen der erhöhten Festhaltekraft für nicht auffahrbare Weichen kann hierzu die sogenannte Innenverriegelung verwendet werden, wobei beispielsweise in der Fig. 1 im strichpunktierten Feld als Vorrichtung J die Schaltelemente JDl, JWS und JK zusätzlich im Antrieb angeordnet sind.

Das Ventil JDl ist beispielsweise ein an sich bekanntes druck- and strömungsabhängiges Wechselventil. Das Steuerventil JWS wirkt in gleicher Weise wie das Steuerventil WS. In der Grundstellung

(Lage a) des Druckkolbens JK ist die angekuppelte Innenverriegelung in der Ruhestellung und die Weiche kann ohne weiteres aufgefahren werden.

Soll eine innenverriegelte Weiche umgestellt werden, so wird beispielsweise zuerst der Pumpenmotor M über die Leitungen Sp eingeschaltet, dann das Ventil JWS über die Steuerleitung JS in die Stellung al gebracht. Hierdurch wird, nachdem der Druckkolben JK in die Lage α gedrückt wurde, die Innenverriegelung freigegeben. Danach wird, wie bereits bees schrieben, dnrch das Umstellen des Steuerventils V/S in die entsprechende Lage die Weiche umgestellt. Nach erfolgter Umstellung der Weiche wird da.'·. Steuerventil JWS durch ein entsprechendes Kennzeichen

_über die Leitungen JS in die Lage W gesteuej wc, durch der Druckkolben JK in der Lage * bewegt wml und die Weiche in ^ dng^^ BjggJ^ gelt, so daß nunmehr die e^ohte FesthalteKratt an der Stellstange wirksam wird. Nach dem Abschalten der Steuerkennzeichen an den Leitungen JS US und Sp befindet sich der Weichenantrieb wieder in der

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wie sie beispielsweise in Landern ^er

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Fig. 2 und 1 dargestellte Teile sind mit gleichen Be

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*««* «"^^ _{erfolgt nun wie} bereits beschne-

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draulischen Antriebs, insbesondere für AbkuM" dargestellt. In den Druckmittel-Forgen g s ^ _{p χ zwisch d}em

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Unterdruckschalter UD bzw. des überdruckventil^ J ein- bzw. abzuschalten. Hierdurch können beispiels_{weise durch die} Schalthäufigkeit des Aggregates Slo-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Elektrohydraulischer Antrieb zum Umstellen von auffahrbaren und nicht auffahrbaren Weichen in Eisenbahnanlagen, bei denen das Umstellen der Weichen durch druckmittelbetätigte Stellzylinder erfolgt und das Druckmittel von einem Pumpenaggregat über Steuerventile dem entsprechenden Stellzylinder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Pampenaggregat (P+ M, Fig. 1) während des Umstellens stets eingeschaltet bleibt, daß zum Einstellen einer zulässigen Stellkraft zwischen dem Pumpenaggregat (P+ M) und den Steuerventilen ( WS) ein Überdruckventil (D) angeordnet ist und daß zum Einstellen zulässiger Festhalte- und Auf f ahrkräf te der Druckmittel-Förderkreis zwischen dem Pumpenaggregat (P + M) und den Stellzylinderteilen (AKl und AKr) nach dem Erreichen der Weicheiicudlagen (I bzw. r) unterbrochen wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die den Stellzylinderteilen (AKl bzw. AKr, Fig. 1) zugeordneten Steuerventile (WS) unabhängig von den Lagen der Kolben in den Stellzylinderteilen zum Umstellen der Weichen in ihre entsprechenden Arbeitslagen (z.B. über die Leitungen US) steuerbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grundstellung der Steuerventile (WS, Fig. 1) die Druckmittel-Förderkreise zu den Stellzylinderteilen (AKl und AKr) unterbrochen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den von dem Pumpenaggregat abgetrennten Druckmittel-Förderkreisen der Stellzylinderteile (AKl bzw. AKr, Fig. 1) zum Einstellen bestimmter Festhalte- und Auffahrkräfte Überdruckventile (AKD) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für Weichen mit sogenannter Innenverriegelung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem die Stellkraft bestimmenden Überdruckventil (D, Fig. 1) und den Steuerventilen (WS) eine weitere Ventileinrichtung (z.B. ein druck- und strömungsabhängiges Wechselventil JDl) angeordnet ist, an deren zweitem Ventilausgang der Druckkolben (JK) für die Innenverriegelung mit den vorgeschalteten Steuerventilen (JWS) angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit elektromechanischer Verriegelung der Weichen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerleitungen (US, Fig. 2) der den Stellzylinderteilen (AKl und AKr) zugeordneten Steuerventile (WS) Kontakte (z. B. Kl), die von den elektromagnetischen Riegeln (z. B. RM) gesteuert werden, angeordnet sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 für Weichen in Ablaufanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Pumpenaggregat (P+ M, Fig. 3) und den Steuerventilen (WS) in an sich bekannter Weise ein teilweise mit einem gasförmigen Stoff gefüllter Druckbehälter (DB) in dem Druckmittel-Förderkreis angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerleitungen (US, Fig. 3) der Steuerventile (WS) Kontakte (z.B. K2) eines Unterdruckschalters (UD) derart angeordnet sind, daß bei einem bestimmten Unterdruck in dem Druckmittel-Förderkreis die Steuerleitungen (US) unterbrochen werden,

9. Einrichtung nach Ansprach 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anschaltleitung (Sp, F i g. 3) des Pumpenmotors (M) weitere Kontakte (z.B. K3) Unterdruckschalters (UD, z.B. als Druckwächter) angeordnet sind.