DE19518893A1 - Magnetschienenbremse für ein Schienenfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetschienenbremse für ein Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Derartige Magnetschienenbremsen werden bei Schienenfahrzeu­ gen eingesetzt um im Falle einer Schnellbremsung die norma­ lerweise benutzten Bremssysteme des Schienenfahrzeugs zu unterstützen.

Üblicherweise wird die Magnetschienenbremse am Drehgestell des Schienenfahrzeugs befestigt und hat zwei längliche Gliedermagnete, die im nicht betätigten Zustand im Paral­ lelabstand über den beiden Schienen eines Schienenstrangs angeordnet sind. Zur Vergleichmäßigung der Bremswirkung und zur gegenseitigen Führung der beiden Gliedermagnete sind diese über Spurstangen miteinander gekoppelt, die sich in Querrichtung über die Breite des Schienenstrangs erstrec­ ken, so daß durch die beiden Gliedermagnete und die Spur­ stangen eine Rechteckrahmenform gebildet ist. Die Betäti­ gung jedes Gliedermagnets erfolgt über zwei in Schienen­ längsrichtung hintereinanderliegende Betätigungszylinder, deren Betätigungskolben am Gliedermagnet angreifen und de­ ren Betätigungszylinder am Drehgestell angeflanscht ist.

Die Betätigungskolben sind durch Federvorspannung nach oben zum Drehgestell hin vorgespannt, so daß die Gliedermagnete aufgrund der Federwirkung der vier Betätigungskolben von der Schiene abgehoben sind. Zum Absenken der Gliedermagnete wird dem Arbeitsraum des Betätigungszylinders Druckluft zu­ geführt, wodurch auf den Betätigungskolben eine Druckkraft wirkt, die größer ist als die Federkraft, so daß die Betä­ tigungszylinder ausgefahren und die Gliedermagnete in Anla­ ge auf die Schiene gebracht werden. Gleichzeitig werden die Gliedermagnete elektromagnetisch angeregt, so daß durch die entstehende magnetische Anziehungskraft und die Reibung zwischen Schiene und den Gliedermagneten oder, genauer ge­ sagt, zwischen Schiene und den den Gliedermagneten vorge­ schalteten Gleitschuhen, wird eine Bremskraft aufgebaut, die eine über das Hauptbremssystem aufgebrachte Bremskraft unterstützt.

Bei Beendigung der Schnellbremsung wird die Druckluftver­ sorgung zum Betätigungszylinder abgeschaltet und die Strom­ versorgung der Gliedermagneten unterbrochen. Daraufhin wer­ den die Betätigungszylinder durch ihre Federvorspannung zu­ rück in ihre Ausgangsposition bewegt, so daß die Magnet­ schienenbremse außer Eingriff kommt. Die Federvorspannung der Betätigungszylinder wird über Druckfedern aufgebracht, die jeweils koaxial zum Betätigungskolben im Betätigungszy­ linder angeordnet sind.

Da die Betätigungszylinder eine vergleichsweise große Bau­ länge aufweisen, ist man zur Verhinderung eines Ausknickens der Druckfeder dazu übergegangen, diese zu teilen und im verbindungsbereich der beiden Teil-Druckfedern einen Druck­ teller auszubilden, der über eine Gleitbuchse auf dem Betä­ tigungskolben geführt ist.

Eine derart federbeaufschlagte Kolbenbetätigung hat einer­ seits den Nachteil, daß aufgrund der erforderlichen großen Rückstellkraft die Feder sehr massiv ausgeführt sein muß, so daß alleine das Federgewicht eines derartigen Betäti­ gungszylinders etwa 10-12 kg beträgt. Andererseits hat ein derartiges System den Nachteil, daß eine wegabhängige Steuerung der Rückstellgeschwindigkeit nur mit äußerst gro­ ßem Aufwand realisierbar ist, so daß es in ungünstigen Fäl­ len vorkommen kann, daß es aufgrund großer Massenbeschleu­ nigungen zu Beschädigungen des Drehgestells oder der Ma­ gnetschienenbremse kommen kann, die die erforderliche Be­ triebssicherheit des Schienenfahrzeugs herabsetzen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Magnetschienenbremse für ein Schienenfahrzeug zu schaffen, bei der mit geringem konstruktivem Aufwand eine Erhöhung der Betriebssicherheit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Maßnahme, einen Zylinderraum des Betätigungszy­ linders an einen Hydraulikkreislauf und den anderen Zylin­ derraum des Betätigungszylinders an einen Hydrospeicher an­ zuschließen, kann ein Arbeitshub des Betätigungskolbens über das druckbeaufschlagte Hydrauliköl gegen den Druck im Hydrospeicher erfolgen und bei Entspannung des Hydrauliköls die im Hydrospeicher gespeicherte Energie zur Rückbewegung des Betätigungskolbens verwendet werden. Die erfindungsge­ mäße Ausgestaltung hat den Vorteil, daß auf den Einsatz der Druckfedern verzichtet werden kann, so daß die Betätigungs­ zylinder wesentlich leichter gebaut werden können. So läßt sich beispielsweise das Gewicht eines Betätigungszylinders für eine Magnetschienenbremse eines ICE-Triebkopfs auf etwa ein viertel des Gewichts eines federbetätigten Betätigungs­ zylinders reduzieren.

Da üblicherweise alle Betätigungszylinder einer Magnet­ schienenbremse an einen einzigen gemeinsamen Hydraulik­ kreislauf angeschlossen werden, kann das Ausfahren der Be­ tätigungskolben auf vergleichsweise einfache Weise geregelt werden. Des weiteren ist durch einen derartigen Hydraulik­ kreislauf ein synchrones Ausfahren aller Betätigungszylin­ der gewährleistet.

Die Verwendung des Hydrospeichers gewährleistet eine syn­ chrone und schnelle Rückbewegung des Betätigungskolbens, wobei die heutzutage erhältlichen Hydrospeicher auch bei hohen Lastwechselzahlen eine konstante Druck-/Volumen-Kenn­ linie zeigen, ohne daß es besonderer Wartungsarbeiten be­ darf.

Ein besonders einfach aufgebautes System erhält man, wenn der Hydrospeicher als Gas-Hydrospeicher aufgebaut wird, der auf eine Druckflüssigkeit wirkt, die von der Gasfüllung über eine Membran oder über einen Kolben getrennt ist und mit einem Zylinderraum des Betätigunszylinders verbunden ist.

Um eine zu schnelle Betätigungskolbenbewegung aufgrund der im Hydrospeicher gespeicherten Energie zu verhindern, wird vorteilhafterweise in die Druckflüssigkeitsleitung ein Stromventil zum Aufbau eines Gegendrucks geschaltet, wobei diesem Stromventil ein Rückschlagventil parallelgeschaltet ist, das bei einer Ansteuerung des Betätigungskolben über den Hydraulikkreislauf ein Strömen der Druckflüssigkeit hin zum Hydrospeicher erlaubt.

Um frühzeitig Störungen im Hydrospeicher zu erfassen, kann in der Druckflüssigkeitsleitung ein Druckschalter vorgese­ hen werden.

Die Antriebsleistung einer Pumpe des Hydraulikkreislaufs läßt sich minimieren, indem dieser ein Arbeitsspeicher zu­ geordnet ist, aus dem die Betätigungszylinder der Magnet­ schienenbremse gespeist werden, so daß ein schneller Ein­ griff der Magnetschienenbremse gewährleistet ist.

Vorzugsweise wird die Ringseite des Betätigungskolbens an den Hydraulikkreislauf angeschlossen, so daß das Absenken der Magnetschienenbremse beispielsweise über den oben ge­ nannten Arbeitsspeicher erfolgt, während die langsamere Rückbewegung durch die Energie im Hydrospeicher bewirkt wird. Bei bestimmten Anwendungsfällen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn der Hydrospeicher an die Ringseite des Kolbens angeschlossen wird, so daß die Kolbenrückbewe­ gung, das heißt das Abheben der Magnetschienenbremse, gegen den Druck im Hydrospeicher durch den im Hydrauliksystem herrschenden Druck bewirkt wird. Eine derartige variante hat den Nachteil, daß eine geringe Leckage im Druckspei­ chersystem sofort zu einer Absenkbewegung der Betätigungs­ zylinder führt. Bei einem solchen System ist es dann vor­ teilhaft, den Betätigungszylinder in der abgehobenen Posi­ tion der Magnetschienenbremse zu überwachen.

Einen besonders kompakten Aufbau der Magnetschienenbremse erhält man, wenn der Betätigungszylinder selbst als Druck­ speicher ausgeführt wird, so daß in einem Zylinderraum das Gas des Hydrospeichers aufgenommen ist, während der andere Zylinderraum an den Hydraulikkreis angeschlossen wird.

Zur Dämpfung der Ein- und Ausfährbewegungen des Betäti­ gungskolbens werden vorteilhafterweise Endlagendämpfungen vorgesehen, die die Betätigungskolbenbewegung im Bereich eines Totpunkts dämpfen. Beim Einsatz derartiger Endlagen­ dämpfungen sollten diese über eine entsprechende Schaltung verfügen, die eine Umgehung der Dämpfung bei der Rückbewe­ gung des Betätigungskolbens aus der Endlage erlaubt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Magnetschienenbremse einen rahmenartigen Aufbau mit zwei Magneteinrichtungen hat, die jeweils von zwei Betätigungs­ zylindern angesteuert werden. Durch die Zuordnung aller Be­ tätigungszylinder zu einer gemeinsamen Pumpe und einem ge­ meinsamen Arbeitsspeicher läßt sich einerseits eine syn­ chrone Ansteuerung der Betätigungszylinder gewährleisten, andererseits wird der vorrichtungstechnische Aufwand für die Magnetschienenbremse aufgrund der gemeinsam verwendeten Elemente auf ein Minimum reduziert.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit können jedem Betäti­ gungszylinder ein oder mehrere Endlagenschalter zugeordnet werden.

Um Ausgleichsbewegungen der Bremseinheit zu ermöglichen, ist der Betätigungszylinder vorteilhafterweise über eine sphärisch gelenkige Anbindung am Drehgestell des Schienen­ fahrzeugs befestigt.

Die sonstigen Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Magnetschienen­ bremse, die einem Drehgestell eines Schienenfahr­ zeugs zugeordnet ist;

Fig. 2a eine in der Magnetschienenbremse nach Fig. 1 ver­ wendete Einheit aus Betätigungszylinder und Hydro­ speicher;

Fig. 2b eine variante der Einheit aus Betätigungszylinder und Hydrospeicher;

Fig. 3 ein Schaltungsschema für einen erfindungsgemäßen Betätigungszylinder;

Fig. 4 einen Hydraulikschaltplan für ein Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 einen Hydraulikschaltplan für ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel einer Magnetschienenbremse.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Magnetschienen­ bremseinheit 1 dargestellt, die einem strichpunktiert ange­ deuteten Drehgestell 2 zugeordnet ist, das über ein Achsen­ paar mit vier Laufrädern 4 auf einem Schienenstrang 6 auf­ liegt.

Die Magnetschienenbremseinheit 1 hat einen rahmenförmigen Aufbau mit zwei im Bereich der Schienen angeordneten Glie­ dermagneten 8, die über zwei Spurstangen 10 zu dem Rahmen verbunden sind. Die Gliedermagnete 8 haben eine Vielzahl von Gliedern, die jeweils aus Hufeisenmagneten gebildet sind, denen eine Erregungsspule zugeordnet ist. Die Hufei­ senmagnete sind mit ihren Schenkeln in Richtung auf die Schienen gerichtet, so daß der offene Teil jedes Magnets beim Absenken der Magnetschienenbremse 1 auf die Schiene magnetisch kurzgeschlossen ist. Die einzelnen Glieder des Gliedermagneten 8 sind in Schienenlängsrichtung hinterein­ anderliegend angeordnet, so daß dieser sich etwa in Schie­ nenlängsrichtung erstreckt. Zur Verschleißminderung und Op­ timierung des Reibwiderstandes sind an den den Laufrädern 4 zuweisenden Endabschnitten der Gliedermagnete 8 Gleitschuhe 12 angebracht.

Zur Absenkung und Rückbewegung sind jedem Gliedermagnet 8 zwei Betätigungszylinder 14 zugeordnet, die über einen Flansch 16 am Drehgestell 2 befestigt sind und deren Betä­ tigungskolben 18 einen weiteren Flansch 19 trägt, der an der vom Gleitschuh 12 abgewandten Seite des Gliedermagnets 8 angreift. Der Flansch 16 ist so ausgebildet, daß er eine Relativverschwenkung zwischen Drehgestell 2 und Betäti­ gungszylinder 14 zuläßt.

Die vier Betätigungszylinder 14 der Magnetschienenbremsein­ heit 1 sind an einen Hydraulikkreislauf angeschlossen, der im folgenden noch näher beschrieben wird.

Durch dessen entsprechende Ansteuerung lassen sich die Be­ tätigungskolben 18 aus dem Betätigungszylinder 14 ausfah­ ren, so daß die Gliedermagnete 8 in Anlage an den Schienen­ strang 6 gebracht werden. Zur Rückbewegung des Betätigungs­ kolbens 18 ist der Ringraum des Betätigungszylinders 14 an einen Hydrospeicher 20 angeschlossen, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel als sogenannter Blasenspeicher mit ei­ ner Gasfüllung ausgeführt ist, die über eine Membran von einer Druckflüssigkeit getrennt ist und über eine Zuleitung 22 an den Ringraum angeschlossen ist. Die Übertragung der über die Magnetschienenbremseinheit 1 auf gebrachten Brems­ kraft auf das Schienenfahrzeug erfolgt über Mitnehmer 24, die auf drehgestellseitige Anschläge wirken.

Zur Zentrierung der Magnetschienenbremseinheit 1 in ihrer nichtbetätigten Ruhestellung, sind an dieser Zentrierungen 26 vorgesehen, die mit entsprechenden Gegenstücken des Drehgestells 2 in Eingriff bringbar sind.

In Fig. 2a ist eine Einheit aus einem Betätigungszylinder 14 und einem Hydrospeicher 20 in gegenüber Fig. 1 vergrö­ ßerter Darstellung in der eingefahrenen Position des Betä­ tigungskolbens 18 gezeigt.

Wie bereits vorstehend erwähnt, erfolgt die Befestigung des Betätigungszylinders 14 am Drehgestell 2 derart, daß der Betätigungszylinder 14 gegenüber dem Drehgestell 2 räumlich verschwenkbar ist. Diese für Ausgleichbewegungen erforder­ liche Verschwenkbarkeit läßt sich durch einen gummielasti­ schen Flansch 16 (Fig. 2a) oder eine andere sphärisch ge­ lenkige Anbindung erzielen. So kann zur Anbindung des Betä­ tigungszylinders 14 auch eine kreuzgelenkartige Konstruk­ tion gemäß Fig. 2b Verwendung finden, bei der ein Gelenk­ rahmen 21 an Laschen 23 des Drehgestells 2 drehbar befe­ stigt ist und im Gelenkrahmen 21 ein Querbolzen 25 aufge­ nommen ist, an dem der Betätigungszylinder 14 gelagert ist. Diese Lagerung läßt eine Verschwenkung des Betätigungszy­ linders 14 um die Achse des Querbolzens 25 und um die Dreh­ achse des Gelenkrahmens 21 zu, so daß der Betätigungszylin­ der 14 mit Bezug zum Drehgestell 2 sphärisch verschwenkbar ist.

Der Betätigungskolben 18 ist in Fig. 2a über den Flansch 19 oder gemäß Fig. 2b über ein Lagerauge 27 am Gleitschuh 12 befestigt. Die Arbeitsleitung 28 des Hydrauliksystems mün­ det in den oberen Zylinderraum 30 (siehe Fig. 3) und die Zuleitung 22 verbindet den Ringraum 32 (siehe Fig. 3) des Betätigungszylinders 14 mit dem Hydrospeicher 20.

Der Hydrospeicher 20 ist mittels einer Konsole 34 mit dem Betätigungszylinder 14 verbunden, so daß der Hydrospeicher 20 und der Betätigungszylinder 14 als Einheit vormontierbar sind.

In Fig. 3 ist die Verschaltung des Betätigungszylinders 14 schematisch dargestellt.

Demgemäß ist die mit dem Zylinderraum 30 verbundene Ar­ beitsleitung 28 mit einer Hydraulikpumpe 36 verbunden, über die das Hydraulikfluid in den Zylinderraum 30 förderbar ist. Zur Dämpfung des ein- und ausströmenden Hydraulik­ fluids ist zwischen dem Betätigungszylinder 14 und der Pumpe 36 eine Drosseleinrichtung 38 vorgesehen, auf die im folgenden noch näher eingegangen werden wird.

Des weiteren ist der Betätigungszylinder 14 mit einer End­ lagendämpfung 40; 46, 48, 50 versehen, um die Einfahrbewe­ gung des Betätigungskolbens 18 im Endbereich zu dämpfen.

Dazu kann beispielsweise der Betätigungskolben 18 mit einer in den Zylinderraum 30 hineinragenden Verlängerung 44 der den Gliedermagneten 8 tragenden Kolbenstange 42 versehen werden.

Dieser Verlängerung 44 ist eine entsprechend geformte Aus­ nehmung 46 in der Zylinderstirnwandung zugeordnet, in die die Verlängerung 44 im Bereich der Kolbenendlage eintaucht. Bei diesem Eintauchen entsteht aufgrund des nun behinderten Ölablaufs aus Kammer 30 in dieser ein hydraulisch erzeugter Druck, der der Einfahrbewegung des Betätigungskolbens 18 entgegenwirkt, so daß dessen Axialbewegung gedämpft ist. Um die Ausfahrbewegung des Betätigungskolbens 18 oder, genauer gesagt, der Verlängerung 44 aus der Ausnehmung 46 zu unter­ stützen, ist im Bereich der Ausnehmung 46 eine Bypass-Lei­ tung 48 ausgebildet, in der ein Rückschlagventil 50 ange­ ordnet ist, das ein Entstehen eines Unterdrucks in der Aus­ nehmung 46 verhindert, indem es ein Nachströmen des Hydrau­ likfluids ermöglicht, während es das Ausströmen des Hydrau­ likfluids beim Eintauchen der Verlängerung 44 in die Aus­ nehmung 46 verhindert.

In Fig. 4 ist ein für die vorbeschriebenen Ausführungsbei­ spiele geeigneter Hydraulikschaltplan dargestellt.

Demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Zylinder­ raum 30 zum Ausfahren des Betätigungskolbens 18 über die Pumpe 36 mit Hydraulikfluid versorgt, während die Einfahr­ bewegung des Kolbens durch die im Hydrospeicher 20 gespei­ cherte Energie erfolgt.

Wie bereits vorstehend erwähnt, hat die Magnetschienen­ bremseinheit 1 des gezeigten Ausführungsbeispiels zwei Gliedermagnete 8, die mit jeweils zwei Betätigungszylindern 14 in Wirkverbindung stehen. Die Speisung der Betätigungs­ zylinder 14 mit Hydraulikfluid erfolgt über eine Pumpenlei­ tung 52, von der die vier Arbeitsleitungen 28 abzweigen, die in den Zylinderräumen 30 der Betätigungszylinder 14 münden. Da die Arbeitsleitungen 28 jedes Betätigungszylin­ ders 14 identisch aufgebaut sind, soll im folgenden ledig­ lich auf eine Arbeitsleitung 28 mit den daran angeschlosse­ nen Betätigungszylindern 14 und dem diesen zugeordneten Hy­ drospeicher 20 eingegangen werden.

Stromabwärts der Pumpe 36 ist in der Pumpenleitung 52 ein erstes Rückschlagventil 54 angeordnet, hinter dem eine Speicherleitung 56 abzweigt, die zu einem Arbeitsspeicher 58 führt, in dem das Hydraulikfluid mit einem vorgegebenem Druck gespeichert ist. Die Kapazität des Arbeitsspeichers 58 ist derart ausgelegt, daß die gespeicherte Energie aus­ reicht, um alle vier Betätigungszylinder 14 zum Ausfahren der Betätigungskolben 18 mit Hydraulikfluid zu versorgen. Die Drucküberwachung des Arbeitsspeichers 58 erfolgt über einen Druckschalter 60. Zwischen dem Rückschlagventil 54 und der Abzweigung zur Speicherleitung 56 zweigt eine Tank­ leitung 62 ab, in der ein Druckbegrenzungsventil 64 ange­ ordnet ist, über das der Pumpendruck in einer Drucküberhö­ hung in den Tank T entspannbar ist.

Stromabwärts der Abzweigung zur Speicherleitung 56 ist in der Pumpenleitung 52 ein 3/2-Wegeventil 68 vorgesehen, das in seiner in Fig. 4 gezeigten Stellung die zum Zylinderraum 30 führende Arbeitsleitung 28 mit einer weiteren Tanklei­ tung 66 verbindet, in der zur Verhinderung einer Rückströ­ mung ein Rückschlagventil angeordnet ist. Bei Erregung ei­ nes Elektromagneten des Wegeventils 68 wird der Ventilschieber in seine zweite Schaltstellung gebracht, in der die Verbindung zur Tankleitung 66 unterbrochen ist und eine Verbindung zwischen der Pumpenleitung 52 und der Arbeits­ leitung 28 ermöglicht wird. Die Arbeitsleitung 28 eines je­ den Betätigungszylinders 14 ist nach dem Wegeventil 68 zu einem Stromregelventil 70 mit veränderbarem Blendenquer­ schnitt geführt, über das das Druckgefälle an der Meßblende und damit der Hydraulikfluid-Durchflußstrom einstellbar ist. Parallel zur Meßblende hat das Stromregelventil 70 ei­ ne Rücklaufleitung 72 mit einem weiteren Rückschlagventil, das eine Rückströmung des Hydraulikfluids unter Umgehung der Meßblende erlaubt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeder Arbeitsleitung 28 der Magnetschienenbremseinheit 1 jeweils ein Stromregelventil 70 zugeordnet, so daß über die Veränderung des Blendenquerschnitts eine Mengenstromre­ gelung erfolgen kann, und somit eine synchrone Ansteuerung der Betätigungszylinder 14 gewährleistet ist. Die Überwa­ chung des Drucks zwischen der Verzweigung der Arbeitslei­ tungen 28 und dem Wegeventil 68 erfolgt wiederum über einen Druckschalter 74.

Anstelle der Stromregelventile 70 mit veränderlichem Blen­ denquerschnitt können auch Düsen zur Einstellung des Hy­ draulikfluid-Mengenstroms eingesetzt werden.

Jede Arbeitsleitung 28 ist stromabwärts des Stromregelven­ tils 70 zum Zylinderraum 30 eines Betätigungszylinders 14 geführt.

In den Ringraum 32 des Betätigungszylinders mündet die Zu­ leitung 22, über die Druckflüssigkeit aus dem Hydrospeicher 20 in den Ringraum 32 förderbar ist. In die Zuleitung 22 ist eine Drossel 76 geschaltet, so daß der Hydrospeicher 20 gegen einen durch die Drossel 76 vorbestimmtem Druck arbei­ ten muß, um Druckflüssigkeit in den Ringraum zu fördern. Durch diesen Gegendruck ist sichergestellt, daß bei der Entspannung des Hydraulikfluids in den Tank T, der Betäti­ gungskolben 18 nicht durch den im Hydrospeicher wirkenden Druck schlagartig eingefahren wird und die Bauelemente der Magnetschienenbremseinheit 1 durch die sich dann einstel­ lende große Massenbeschleunigung und beim Anfahren gegen die Anschläge im Drehgestell beschädigt wird.

Parallel zur Drossel 76 ist ein Drosselrückschlagventil 78 geschaltet, das eine Umgehung der Drossel 76 bei der Rück­ strömung der Druckflüssigkeit aus dem Ringraum 32 hin zum Hydrospeicher 20 erlaubt.

Die Drucküberwachung des Hydrospeichers 20 erfolgt, ähnlich wie beim Arbeitsspeicher 58, über einen weiteren Druck­ schalter 81, so daß der Ladezustand des Hydrospeichers 20 und eventuelle Fehlerquellen erkennbar sind.

Zur Überwachung der Endlagen des Betätigungskolbens 17 und damit der Betätigungselemente der Magnetschienenbremse kön­ nen Endlagenschalter 77 vorgesehen sein, über die beide oder eine der Endlagenpositionen überwachbar sind.

Vor Inbetriebnahme des Systems befindet sich das Hydrau­ liksystem in der in Fig. 4 dargestellten Ausgangsposition, in der die Pumpenleitung 52 von den Arbeitsleitungen 28 durch das Wegeventil 68 getrennt ist. Bei Inbetriebnahme der Pumpe 36 wird der Arbeitsspeicher 58 geladen, wobei die gespeicherte Energie ausreicht, um die Magnetschienenbremse 1 mit der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit und dem ge­ wünschten Anpreßdruck zu betätigen. Im gezeigten Schaltzu­ stand ist die Arbeitsleitung 28 über das Wegeventil 68 mit dem Tank T verbunden, so daß der Zylinderraum 30 drucklos ist und der Betätigungskolben aufgrund des Drucks im Hydro­ speicher 20 eingefahren ist.

Bei Durchführung einer Schnellbremsung wird das Wegeventil 68 in seine zweite Schaltstellung gebracht, in der die Pum­ penleitung 52 mit den Arbeitsleitungen 28 verbunden ist. Dadurch wird Hydraulikfluid aus dem Arbeitsspeicher 58 und über die Pumpe 36 in den Zylinderraum 30 gefördert, so daß der Betätigungskolben 18 gegen den Druck im Hydrospeicher 20 ausgefahren wird und - wie beschrieben - die Gliederma­ gnete 8 der Magnetschienenbremseinheit 1 in Anlage an den Schienenstrang 6 kommen.

Bei Beendigung der Schnellbremsung wird das Wegeventil 68 wieder in seine Ausgangsposition zurückgeschaltet, so daß der Druck im Zylinderraum 30 in den Tank T entspannt wird und der Arbeitsspeicher 58 über die Pumpe 36 geladen wird.

Gleichzeitig wird über den Hydrospeicher 20 Druckflüssig­ keit in den Ringraum 32 gebracht, so daß die Betätigungs­ kolben 18 der Betätigungszylinder 14 eingefahren werden und die Gliedermagnete von dem Schienenstrang 6 abgehoben sind.

Mit der Beendigung der Schnellbremsung wird selbstverständ­ lich die Stromzufuhr zu den Gliedmagneten 8 der Magnet­ schienenbremse unterbrochen, so daß die Magnetkraft das Einfahren der Betätigungskolben 18 nicht behindert.

Die Magnetschienenbremseinheit 1 und der entsprechende Hy­ draulikkreislauf befinden sich wieder in der Ausgangsposi­ tion und sind somit bereit für den nächsten Bremsvorgang.

Wie bereits eingangs erwähnt, kann anstelle der getrennten Ausbildung des Hydrospeichers 20 und des Betätigungszylin­ ders 14 eine variante realisiert werden, bei der der Ring­ raum des Betätigungszylinders 14 als Hydrospeicher mit ei­ ner Gasfüllung ausgebildet ist, so daß der Kolben als Trennelement zwischen der Gasfüllung und der Hydraulik­ fluidfüllung dient.

In Fig. 5 ist ein Hydraulikschaltplan für ein weiteres Aus­ führungsbeispiel einer Magnetschienenbremseinheit 1 ge­ zeigt. Bei dieser Variante ist der Hydrospeicher 20 dem Zy­ linderraum 30 des Betätigungszylinders 14 zugeordnet, wäh­ rend die Arbeitsleitung 28 jeweils in den Ringraum 32 mün­ det. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Ausfahrbewegung des Betätigungskolbens 18 durch den Druck im Hydrospeicher 20, während die Rückfahrbewegung durch den Druck im Hydraulikkreislauf oder, genauer gesagt, den Druck im Arbeitsspeicher 58 erfolgt. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel wird zur Kontrolle der Ausfahrbewegung des Betäti­ gungskolbens 18 in der Zuleitung 22 vom Hydrospeicher 20 ein Einström-Stromregelventil 80 vorgesehen, dessen Meß­ blende zur Regulierung des Druckflüssigkeitsvolumenstroms einstellbar ist. Die Meßblende läßt sich wiederum über eine Umgehungsleitung mit Rückschlagventil umgehen, so daß bei der Rückströmung der Druckflüssigkeit kein Druckverlust in der Meßblendenöffnung entstehen kann.

Anstelle des Stromregelventils 70 im Ausführungsbeispiel ge­ mäß Fig. 4 ist in jeder Arbeitsleitung 28 beim Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 5 eine Meßblende 82 vorgesehen, über die ein vorbestimmter Gegendruck aufbringbar ist, um ein schlagartiges Einfahren des Kolbens aufgrund des Drucks im Arbeitsspeicher 58 zu verhindern. Die Meßblende 82 läßt sich bei der Rückströmung des Hydraulikfluids über eine Meßblenden-Umgehungsleitung 84 umgehen, in der wiederum ein Rückschlagventil ausgebildet ist.

Die Schaltung gemäß Fig. 5 unterscheidet sich weiterhin da­ hingehend, daß anstelle des Wegeventils 68 ein 2/2-Wegeven­ til 86 verwendet wird, das in seiner federvorgespannten Ausgangsposition die Arbeitsleitung 28 von der Pumpenlei­ tung 52 trennt und das in einer zweiten Schaltstellung die Pumpenleitung 52 mit den Arbeitsleitungen 28 verbindet.

Stromabwärts des 2/2-Wegeventils 86 zweigt wiederum eine Tankleitung 88 ab, in der ein weiteres Wegeventil 90 ange­ ordnet ist, das ebenfalls als 2/2-Wegeventil ausgeführt ist.

Das Wegeventil 90 unterbricht in seiner Ausgangsposition die Verbindung der Arbeitsleitung 28 mit dem Tank T und verbindet in seiner zweiten Schaltstellung bei Erregung des Elektromagneten die Arbeitsleitung 28 mit dem Tank.

Das heißt, bei diesem System sind die Betätigungskolben 18 durch den Druck im Hydraulikkreislauf in die Einfahrstel­ lung vorgespannt, wobei dieser Druck durch das zwischen dem 2/2-Wegeventil 86 und dem Ringraum 32 eingespannte Hydrau­ likfluid vorgegeben ist und über den Druckschalter 74 über­ wacht ist.

Um sicherzugehen, daß die Magnetschienenbremseinheit 1 in der obersten Stellung verbleibt, wird ein geeigneter Auf­ nehmer zur Kontrolle der komplett eingefahrenen Position des Betätigungskolbens 18 vorgesehen.

Die sonstigen Bauelemente des Hydraulikkreislaufs gemäß Fig. 5 entsprechen denjenigen in Fig. 4, so daß der Ein­ fachheit halber auf eine diesbezügliche Beschreibung ver­ zichtet und auf die vorhergehenden Ausführungen zu Fig. 4 verwiesen wird.

Bei Durchführung einer Schnellbremsung wird das weitere We­ geventil 90 gegen die Federvorspannung in seine Durchgangs­ stellung gebracht, so daß der Druck in den Arbeitsleitungen 28 in den Tank T entspannt wird. Die Betätigungskolben 18 und der Betätigungszylinder 14 werden durch den Druck in den jeweiligen Hydrospeichern 20 ausgefahren, so daß die Magnetschienenbremse auf den Schienenstrang 6 abgesenkt wird. Bei Beendigung der Schnellbremsung wird das weitere Wegeventil 90 wieder in seine gezeigte Ausgangsstellung zu­ rückgebracht, und das 2/2-Wegeventil 86 in seine Durch­ gangsstellung geschaltet, so daß Hydraulikfluid aufgrund des Drucks im Arbeitsspeicher 58 und der Hydraulikfluidför­ derung der Pumpe 36 über die Arbeitsleitung 28 in den Ring­ raum 32 gefördert und der Betätigungskolben 18 gegen den Druck im Hydrospeicher 20 eingefahren wird. Nachdem die Steuerung des Hydraulikkreislaufs vom Aufnehmer ein Signal erhalten hat, daß die Betätigungskolben 80 ihre Endposi­ tion, das heißt den oberen Totpunkt, erreicht haben, wird das 2/2-Wegeventil in seine Ausgangsposition zurückgeschal­ tet, so daß das Hydraulikfluid in der Arbeitsleitung 28 un­ ter Druck eingespannt ist und die Betätigungskolben 18 in der Einfahrstellung gehalten werden.

Die erfindungsgemäß aufgebauten Betätigungszylinder 14 der Magnetschienenbremseinheit 1 ermöglichen bei einer erhebli­ chen Gewichtsreduzierung eine optimale Ansteuerung der Ma­ gnetschienenbremseinheit 1, wobei ein synchrones und schnelles Ausfahren der Betätigungskolben 18 mit einem vor­ gegebenen Geschwindigkeitsprofil gewährleistet ist.

Claims (15)

1. Magnetschienenbremse für ein Schienenfahrzeug, die zu­ mindest einen Betätigungszylinder mit einem Betäti­ gungskolben hat, über den eine Magneteinrichtung mit einem Gleitschuh auf eine Schiene absenkbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Zylinderraum (30, 32) des Betätigungszylinders (14) an eine Arbeitsleitung (28) eines Hydraulikkreislaufs mit einer Förderpumpe (36) anschließbar ist und die daraus resultierende Bewegung des Betätigungskolbens (18) gegen ein hydrodynamisches Federelement mit einem Hydrospeicher (20) erfolgt.

2. Magnetschienenbremse nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hydrospeicher ein Gashydrospei­ cher (20) ist, der mit einem Zylinderraum (30) über ei­ ne Druckflüssigkeits-Zuleitung (22) in Wirkverbindung steht.

3. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zu­ leitung (22) und/oder in der Arbeitsleitung (28) ein Stromventil (70, 76, 80, 82) zum Aufbau eines Gegen­ drucks in Druckaufbaurichtung angeordnet ist, dem ein sich in Druckabsenkrichtung öffnendes Rückschlagventil (78) parallelgeschaltet ist.

4. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zu­ leitung (22) ein Druckschalter (81) zur Erfassung des Drucks im Hydrospeicher (20) angeordnet ist.

5. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lei­ tung (28, 52) zum Betätigungszylinder (14) ein Arbeits­ speicher (58) zur Betätigung des Betätigungskolbens (18) vorgesehen ist.

6. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringraum (32) des Betätigungszylinders (14) an den Hydraulik­ kreislauf und der andere Zylinderraum (30) an den Hy­ drospeicher (20) angeschlossen sind.

7. Magnetschienenbremse nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (32) des Betätigungskolbens (18) an den Hydrospeicher (20) und der andere Zylinderraum (30) an den Hydraulikkreis­ lauf angeschlossen sind.

8. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betäti­ gungszylinder (14) als Kolbenspeicher mit einer Gasfül­ lung ausgeführt ist, wobei die mit Gas gefüllte Zylin­ derkammer als Hydrospeicher wirkt.

9. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, gekennzeichnet durch eine Endlagendämp­ fung (40) des Betätigungszylinders (14) zur Begrenzung der Kolbenbewegungsgeschwindigkeit im Totpunkt.

10. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betäti­ gungszylinder (14) und der Hydrospeicher (20) auf einer gemeinsamen Konsole (34) montiert sind.

11. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, gekennzeichnet durch zwei über Spurstan­ gen (10) gekoppelte Magneteinrichtungen (8), denen je­ weils zwei Betätigungszylinder (14) zugeordnet sind.

12. Magnetschienenbremse nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß alle Betätigungszylinder (14) von einer gemeinsamen Pumpe (36) und einem gemeinsamen Ar­ beitsspeicher (58) gespeist werden.

13. Magnetschienenbremse nach Patentanspruch 11, wobei je­ dem Betätigungszylinder (14) jeweils ein Stromventil gemäß Patentanspruch 3 zugeordnet ist.

14. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Betä­ tigungszylinder (14) ein Endlagenschalter (77) zur Überwachung einer oder der Endlagen der Betätigungskol­ ben (18) zugeordnet ist.

15. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betäti­ gungszylinder (14) mittels einer sphärisch gelenkigen Anbindung (16; 21, 23, 25) an einem Drehgestell (2) des Schienenfahrzeugs befestigt ist.