DE1934013C3

DE1934013C3 - Betätigungseinrichtung für Magnetschienenbremsen

Info

Publication number: DE1934013C3
Application number: DE19691934013
Authority: DE
Inventors: Heinz Podlesak; Hans Poellinger
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1969-07-04
Filing date: 1969-07-04
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE1934013B2; CH514458A; FR2054138A5; GB1250139A; SE351180B; DE1934013A1; FI50598B; FI50598C; AT301614B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für Magnetschienenbremsen, bei welchen die Schienenbremsmagnete mittels einer Hochaufhä'ngung mit Federspeicherzyündern in Schienenfahrzeugen aufgehängt und durch Druckluftbeaufschlagung der Federspeicherzylinder entgegen deren Speicherfederkraft absenkbar sind, wobei die Druckluftbeaufschlagung durch ein vom Erregungsstromkreis des Schienonbremsmugncien abhängiges Magnetvenli! geregelt wird.

Bei derartigen Betätigungseinrichtungen wurden bisher die Federspeicherzylinder zum Absenken der Schicnenbremsmagnete mit einem die Speicherfederkraft weit übersteigenden Luftdruck beaufschlagt, um ein sicheres Absenken zu erzielen. Die Schienenbremsmagnete werden also pneumatisch auf die Schienen gedrückt und die Räder des Schienenfahrzeuges werden entsprechend entlastet. Die verringerte Belastung der Schienenfahrzeugräder kann an diesen zu Überbremsungen oder sogar zu einem Entgleisen des Schienenfahrzeuges führen.

Es ist auch aus einer Veröffentlichung in der Zeitschrift. »Eisenbahntechnische Praxis«, 1966, Heft 4, bekannt, die vorgenannten Nachteile dadurch zu vermeiden, daß der Kolben des zur Absenkung gebrachten, in Hochaufhängung gehalterten Schienenbremsmagneten im Betätigungszylinder gegen einen festen Anschlag läuft, so daß der Betätigungsdruck nicht über den Schienenbremsmagneten auf die Schiene übertragen wird. Da die Aufhängung des Schienenbremsmagneten hierbei in einem Langloch im KoI-benstangenkopf erfolgt, ist dessen freie Einstellbarkeil während des magnetisch beJingien Anpreßdrukkes gewährleistet. Diese lose Aufhängung des Schienenbremsmagneten an der Betätigungseinrichtung läßt es hinsichtlich des Verschleißes an der Aufhängestelle jedoch ratsam erscheinen, nach einer andereu Lösungsmöglichkeit zu suchen. Abgesehen davon wird bei dieser Bremsmagnetaufhängung in einem Langloch und durch das die freie Einstellbarkeit des Bremsmagneten garantierende vertikale Spiel die Bauhöhe der Magnetschienenbremse unerwünscht vergrößert.

Bei einer weiteren Ausführung einer Magnetschienenbremse. wie sie in der britischen Patentschrift 297 44>S enthalten ist. wird die 'n- bzw. Außerbetriebsetzung auf pneumatische Weise bewerkstelligt. Hierbei wird mittels eines pneumatischen Schalters (Druckschalter) der von der Druckleitung zum Betätigungszylinder abzweigt, nach dem Erreichen eines bestimmten zum Absenken des Bremsmagneten erforderlichen Druckes der Erregungsstromkreis des Bremsmagneten geschlossen. Während der Bremsung herrscht hierbei der aus dem Druckmitteldruck und der elektromagnetischen Kraft resultierende Anpreßdruck in unverminderter Weise.

Aus der Zeitschrift »Verkehrstechnik«. Heft 3 vom 5. 2. 1938. ist bekannt, daß beim Absenken eines erregten Schienenbremsmagneten im Augenblick des AuftrefTens auf die Schiene ein kurzzeitiger Stromflußabfall im Erregungsstromkreis auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Betätigungseinrichtung der eingangs angegebenen Art sicherzustellen, daß im betätigten Zustand der Magnetschienenbremse die Federspeicherzylinder nur mit einem Druck beaufschlagt sind, welcher gerade ausreicht, die Schienenbremsmagnete entgegen der Speicher federkraft bis auf die Schienenoberkante abzusenken.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine auf Änderungen des Erregerstromes ansprechende Schalteinrichtung gelöst, welche nach dem Schließen des Erregungsstromkreises der Schicnenbremsmagnetc und dem Einschalten der Druckluftbcaufschlagung der Federspeicherzylinder beim Auftreten eines durch das Aufsetzen der Schienenbremsmagnete auf

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«-lic Schienen bedingten kurzweiligen Slrumnbfalles im Frregungsstromkreis die Drucklufizuführung zu diesen Federspeicherzylinder!! unterbricht.

Eine derartige Schalteinrichtung ist /um Lösen der gestellten Aulgabe geeignet, da im Augenblick des Aufseizens des Schienenbremsmagneten auf die Sehienenobcrfläehe im I'.rregungsstromkreis des Schienenbremsmagneten bekanntlich ein starker Einbruch erfolgt, der einen impulsartigen Charakter hat und damit einem gut weiterzuverarbeitenden digitalen Signal entspricht.

Das Prinzip, durch das Aufsetzen oder Abheben des Schienenbremsmagneten bedingte Induktionsströme für die Steuerung der Druckluftbeaufschlagijiig eines Schienenbremsmagneten zu verwenden, ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 119 320 zwar an sich bekannt. Dort dient die Druckluftsteuerung jedoch einem ganz anderen Zweck, nämlich der Entlastung des Schienenbremsmagneten und Übertragung der entsprechenden Magnetkräfte auf gesondert angeordnete, auf der Schiene gleitende Bremsbeläge oder auf die Wagenräder. Die von den Induktionsströmen abhängige Druckluftsteuemng soll sicherstellen, daß nach einem infolge der Entlastung sehr leicht möglichen Abheben der Schienenbremsmagneie sofort ein Wiederanlegen erfolgt.

In -jner zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Schalteinrichtung ein in eine Druckluftzuführungsleitung zu den Federspeicher/.)lindern eingeordnetes Magnetventil aufweist, welches durch induktive Beeinflussung vom Stromflußabfall im Erregungsstromkreis des Schienenbremsm?»neten schließbar ist.

Weiterhin kann zur induktiven Beeinflussung des Magnetventils ein Transformator vorgesehen sein, dessen Primärwicklung vom Erregungsstrom des Schienenbremsmagneten durchflossen ist und dessen Sekundärwicklung von einer Diode überbrückt und über eine zweite, entgegengesetzt gepolte Diode an die LiTCgungsspulc eines Relais angeschlossen ist, welches Schaltkontakte für einen Haltestromkreis und für einen die Erregungsspule des Magnetventils speisenden Stromkreis aufweist.

In Ausgestaltung einer derartigen Betätigungseinrichtung kann zwischen die Sekundärwicklung des Transformators und die Erregungsspule des Relais ein Transistorverstärker eingeordnet sein.

Um den Transformator zu entlasten, kann die Primärwicklung durch einen niederohmigen Widerstand überbrückt sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgestalteten Betätigungseinrichtung schematisch dargestellt und erläutert, und zwar zeigt

F i g. I ein Diagramm des Stromflusses im Erregungsstromkreis des Schienenbremsmagneten über der Zeit während eines Einschaltvorganges der Magnetschienenbremse und

Fig. 2 eine Deiätiliungscinrichtung, enthaltend eine Schalteinrichtung in ihrem schematischen Aufbau.

Im Diagramm nach F i g. I ist über der Zeit t der Strom / im Errcgungsslromkreis eines Schienenbremsmagneten dargestellt. Zum Zeitpunkt I_n wird der ErrcgMiigsstromkrcis geschlossen und zugleich der Federspeicherzylinder der Hochaufhängung des Schienenbrcmsirngnctcn mit einer Druckluftquclle verbunden. Der Stromfluß im Erregungsstromkreis steigt entsprechend der Selbstinduktion des Schienenbiemsnuigneieii etwas verzögert bis auf einen Maximalwert/, an. Zum Zeitpunkt/, wird der Schienenbremsmagnet durch den Federspeicherzylinder auf die Schienenobei flache aufgesetzt. Hierdurch tritt eine starke Änderung im Magnetfeld des Schienenbremsmagnelen auf, welche bekanntlich einen raschen kurzzeitigen Stromabfall im Erregungsstromkreis bis auf einen nicdrigt-n Erregungsstrom /, bewirkt. Im Anschluß hieran steigt der Eriegungsstrom ίο wieder entsprechend der nunmehrigen Selbstinduktion des Schienenbremsmagneten verzögert auf den Maximalwert I₁ an. Der zum Aufsetzzeilpunkt /, des Schienenbreimsmagneten auf der Schienenoberfläche bekanntlich auftretende kurzzeitige Einbruch im Erregungssirorn des Schienenbremsmagneten wird in der Schalteinrichtung zum Abschalten der weiteren Druckluftzufuhr zum Federspeicherzylinder ausgenutzt.

Gemäß F i g. 2 weist die Hochaufhängung eines Schienenbremsmagneten 7 einen Federspeicherzylinder 1 auf, dessen Zünderkörper 2 am nichi dargestellten Rahmen des Schienenfahrzeuges befestigt ist. Der Kolben 3 des Federsp-=:icherzylinders 1 ist auf der Oberseite vom Druck in einem Zylinderraum 4. auf der Unterseite von der Kraft einer Speicherfeder 5 belastet. Eine Kolbenstange 6 ist an ihrem oberen Ende mit dem Kolben 3 und an ihrem unteren Ende mit dem Schienenbremsmagneten 7 verbunden. Im unbetätigten Zustand der Magnetschienenbremsen befindet sich der Schienenbremsmagnet 7 im Abstand/1 über der Oberfläche 8 der Schiene 9. In den Zylinderraum 4 mündet eine Druckluftzuführungslcitung 10, 10' ein, welche von einer nicht dargestellten Druckluftquelle über zwei in Serie geschaltete Magnetventile 11 und 12 zum Federspeicherzylinder 1 führt. Das Magnetventil 11 öffnet im erregten Zustand den Durchgang durch die Druckluftzuführungslcitung 10'. im unerregten Zustand sperrt es diesen Durchgang und verbindet den Zylinderraum 4 über einen Auslaß 13 mit der Atmosphäre. Das Magnetventil 12 schließt bei seiner Erregung den Durchgang durch die Druckluftzuführungsleitung 10. Von einem Pol einer nicht gezeigten Gleichspannungsquelle führt ein Kabel 14 ,:u einem willkürlich betätigbaren Schalter 15 füi das Einschalten der Magnetschienenbremsen, von diesem als Kabel 16 zu einem niederohmigen Widerstand 17. von diesem als Kabel 18 zur Erregungsspule des Schienenbremsmagneten 7 und von diesem als Kabel 19 zurück zum zweiten Pol der Spannungsquelle. Die Erregungsspulc des Magnetventils 11 ist zwischen die Kabelabschnille 16 und 19 eingeschaltet. Der Widerstand 17 ist von einer Primärwicklung 20 eines Transformators 21 überbrückt, eine Sekundärwicklung 22 des Transformators 21 ist von einer Diooe 23 und parallel hierzu von einer mit einer weiteren Diode 24 in Serie geschalteten Frregiingsspule 25 eines Relais 26 übcrbrirkt. In bezug auf eine in der Sekundärwicklung 22 induzierte Induktionsspannung öffnen die beiden Dioden 23 und 24 in entgegengesetzter Stromrichtung. Die Anordnung ist dabei derart getroffen, daß bei einem StroFiian?tieg in der Primärwicklung 20 ein Induktionsstrom durch die Diode 23 fließt. Vom Kabclabschnitt 16 führt eine elektrische Leitung 27 zu einem Schaltkontakt 28 des Relais 26 und von diesem weiter zur Erregungsspule 25 des Relais 26. Andererseits ist die Erregungsspule 25 über eine elektrische Leitung 29 mit dem Kabelab-

schnitt 19 verbunden. Λη die Leitung 27 ist weiterhin ein Schaltkonlakt 30 des Relais 26 angeschlossen, vim welchem eine Leitung 31 zur andererseits mit dem Kabelabschnitt 1^l) verbundenen Lrtegiingsspulc iles Magnetventils 12 führt.

Bei gelöster, betriebsbereiter Magnetschienenbremse ist der Schulter 15 geöffnet, /wischen den Kabelabschnittcn 14 und 19 besteht ein Potentialgcfiillc und im von der Druckluftquelle zum Magnetventil 11 führenden Abschnitt der Drucklufl/uführungsleitung K) herrscht Überdruck. Der geöffnete Schaller 15 hält den Schicnenbremsniagncten 7 und das Magnetventil 11 imerregl: der Zylinderraum4 ist daher über den Auslaß 13 mit der Atmosphäre verbunden und die Speicherfeder 5 hält den Schiencnbrcmsmagneten 7 in seiner oberen, von der Schienenoberlläche 8 abgehobenen Endlage. Das Relais 26 ist uiierrcgt. und seine Schaltkona'Je 28 und 30 Mm! geöffnet: das Magnetventil 12 ist daher ebenfalls unerregt und geöffnet.

Zum Betätigen der Magnetschienenbremse wird der Schalter 15 geschlossen Der Schienenbremsmagnet 7 und das Magnetventil Il werden daher erregt. Das Magnetventil II sperrt den Zylinderraum 4 von der Atmosphäre ab und gibt den Durchgang durch die Dnicklufl/ufiihruiigsleitung 10' frei. Aus der DiiickliifU|uclle strömt daher Druckluft in den Zylinderraum 4 ein. beaufschlagt den Kolben 3 und verschiebt diesen gegen die Kraft der Speicherfeder 5 abwärts. Während des durch die Selbstinduktion des Sdiienenbremsmagncten 7 etwas verzögerten Siromanstieges in ilen Kahelabschniltci 14. 16. 18 ni;l 19 wird ihc Primärwicklung 20 des Transformators 21 von einem entspreclv.vdcn Strom du^rchllo'sen. in der Sekundärwicklung 22 wird daher eine Induktionsspannung cr/cugt. welche durch die Diode 23 kurzgeschlossen ist. Die Diode 24 verhindert dabei einen FIuB des Indiiklionsstromes durch die F.rrcgungsspule 25 des Relais 26. so daß dieses unerregt bleibt.

Sobald im Zylinderraum 4 ein Druck aufgebaut ist. welcher gerade ausreicht, den Schiencnbremsmagnctc?i7 entgegen der Kraft der Speicherfeder 5 bis zum Aufsetzen auf der Schien^nobcrfläche 8 abzusenken, tritt eine Änderung im Magnetfeld des Schicnenbremsmagnctcn 7 auf. welche einen raschen, kräftigen Abfall des Erregungsstromes des Schicncnbremsmagnetcn 7 bewirkt, wie er aus dem Diagramm Fig. 1 im Anschluß an den Zeitpunkt/, ersichtlich ist. In der Primärwicklung 20 tritt ein entsprechender Stromabfall auf. welcher in der Sekundärwicklung 22 eine zur vorstehend erwähnten umgekehrten Induktionsspannung erzeugt. Die Diode 23 sperrt gegen diese Induktionsspannung, und die Diode 24 gibt den Fluß eines Induktionsstromes durch die F.rregungsspule 25 des Relais 26 frei. Das Relais 26 wird also

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55 erregt und schließt seine Schallkoiuaktc 28 und 30. P'.ict den Schaltkontakt 30 wird cir Stromkreis vom K.ibe-1 14 durch den Schaller 15. die Leitungen i!7 und 31 sowie die Lrregimgsspule des Magnetventil 12 zum Kabelahsehnilt 19 geschlossen. Das Magnetventil 12 wird also erregt und sperrt den Durchgang durch die Dnieklul'lzuführungsleiuing 10 ab. Die vorstehend geschilderten Vorgänge laufen sehr rasch ab: die Druckluft/uführung zum Zylinderrauir 4 wird daher nahezu im Augenblick lies Aufsetzens des SehieiKMibreim.magneten 7 auf die Schienenobcrfl iehe 8 unterbrochen. Im Zv lindenaum 4 bleibt also für die v\eitere Bctätigungsdauet der Magnetschienenbremse ein gerade /um Absenken des Schiencn-Ivemsmagnctcn 7 auf die Schicncnoberfläche 8 ausreichender Druck konstant bestehen.

('her iLii Schaltkonlakt 28 wird ein vom Kabel 14 über den SclHlcr 15. die Leitung 27 und die LVegungsspuli. 25 des Relais 26 /um Kabelabschnitt 19 führen·.!.'! Haltestromkreis geschlossen. Das Relais 26 blc'ht daher auch während der Zeitdauer des V.'iedc-an-iiieges de Stromes durch den Schiencnbremsmagneten 7 geschlossen; die 'hierbei an der Sekwniiiii wicklung 22 auftretende Induktionsspannung wird durch die Diode 24 an einer Beeinflussung der F negimg des Relais 26 gehindert.

Zum Abschalten der iNiagnetsehiencnbrcmsc wird der Schalter 15 geöffnet Die Errcgungssiromkrcisc li.ir den Schienenbremsmagneten 7. für das Magnetventil 11. für das Magnetventil 12 und der Haltestromkreis für das Relais 26 werden damit unterbrochen. Das Magnetfeld des Schienenbremsmagneten 7 bricht zusammen, das Magnetventil 11 sperrt de" Durchgang durch die Drucklulizufühnmgsieitiint; IW und verbinde! den Zylinderraum 4 mit dem Auslaß 13. das Magnetventil 12 ölTnet sich, und das R-¹ ;is 26 öffnet nach Abklingen eines Induktionsstroines die Schaitkontaktc 28 und 30. Der Zylinderraum 4 entleert sich in die Atmosphäre, und die Sneiehcfcder 5 hebt den Kolben 3 sowie den Schienenbremsmagneten 7 in die dargestellten oberen Endlasen. Damit ist der Auspangszusland wieder erreicht.

Die Betätigungseinrichtung gewährleistet also, daß der Federspeicherzylinder I unabhängig von der jcwciligcn Hubhöhe h des Schienen!' cmsmagneten. der Stärke der Spcichcrfcder5 und etwaigen Bewegungswiderständen beim Absenken der Schienenbremsmagneten stets gerade zum Absenken des Schienenbremsmagneten ausreichend mit Druckluft beaufschlagt wird, wobei eine Entlastung der Schicncnfahrzeugräder ausgeschlossen ist.

Bei Bedarf ist es möglich, zwischen die Sekundärwicklung 22 und die Erregungsspule 25 des Relais 26 einen Transistorverstärker einzuordnen, durch welchen ein rasches und sicheres Schalten des Relais 26 sichergestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Betätigungseinrichtung für Magnetschienenbremsen, bei welchen die Schienenbremsmagnete mittels einer Hochaufhängung mit Federspeicherzylindern in Schienenfahrzeugen aufgehängt und durch Druckluftbeaufschlagung der Feder-Speicherzylinder entgegen deren Speicherfederkraft absenkbar sind, wobei die Druekluftbeaufschlagung durch ein vom Erregungsstromkreis des Schienenbremsmagneten abhängiges Magnetventil geregelt wird, gekennzeichnet durch eine auf Änderungen des Erregungsstromes ansprechende Schalteinrichtung, welche nach dem Schließen des Erregungsstromkreises der Schienenbremsmagnete (7) und dem Einschalten der uruckluftbeaufschlagung der Federspeicherzylindcr (1) beim Auftreten eines durch das Aufsetzen der Schienenbremsmagnete (7) auf die Schienen (9) bedingten kurzzeitigen Stromabfalles im Erregungsstromkreis die Druckluftzufuhr rung zu diesen Federspeicherzylindern unterbricht.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein in eine Druckluftzufühningsleitung (10, 10') zu den Federspeicherzyündern (1) eingeordnetes Magnetventil (12) aufweist, welches durch induktive Beeinflussung vom Stromflußabfall im Erregungsstromkreis des Schienenbremsmagneten (7) schließbar ist.

3. Betätigungseinricht.",ng nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur induktiven Beeinflussung des Magnetventils (12) ein Transfortnator (21) vorgesehen ist, dessen Primärwicklung (20) vom Erregungsstrom des Schienenbremsmagneten (7) durchflossen ist und dessen Sekundärwicklung (22) von einer Diode (23) liberbrückt und über sine zweite, entgegengesetzt gepolte Diode (24) an die Erregungsspule (25) eines Relais (26) angeschlossen ist, welches Schaltkontakte (28 und 30) für einen Haltestromkreis und für einen die Erregungsspule des Magnetventils (12) speisenden Stromkreis aufweist.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Sekundärwicklung (22) des Transformators (21) Und die Erregungsspuic (25) des Relais (26) ein Transistorverstärker eingeordnet ist.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (20) von einem niederohmigen Widerstand (17) liberbrückt ist.

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