DE19742102C1

DE19742102C1 - Vorlaufsperre für schienengebundene Fahrzeuge

Info

Publication number: DE19742102C1
Application number: DE1997142102
Authority: DE
Inventors: Uwe Hartig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2017-09-25

Description

1. Aufgabe und Zweck der Erfindung - technisches Umfeld

Die Erfindung betrifft mechanisch selbstauslösende Vorlaufsperren für schienengebundene Fahrzeuge in Gefällstrecken, insbesondere für Elektrohängebahnfahrzeuge in Gefällstrecken.

Bei schienengebundenen Fahrzeugen, die Gefällstrecken passieren müssen, ist es sehr häufig notwendig, die Geschwindigkeit zu kontrollieren und bei Überschreiten einer bestimmten Geschwindigkeit einen Mechanismus auslösen, der das Fahrzeug entweder abbremst oder zum Stillstand bringt. Hier seien beispielweise Wagen oder Waggons im Rangierbetrieb erwähnt, die über Ablaufhügel auf verschiedene Gleise verteilt werden. Genannt seien auch Loren, die leer oder beladen mit Material über Gefällstrecken zu einem bestimmten Ziel laufen gelassen werden.

Von besonderer Bedeutung in diesem Zusammenhang sind auch Hängebahnfahrzeuge, insbesondere Elektrohängebahnfahrzeuge, die an über dem Erdboden angebrachten Schienen aufgehängt sind und für vielerlei Zwecke eingesetzt werden und während ihrer Fahrt häufig auch Gefällstrecken passieren müssen.

Elektrohängebahnfahrzeuge sind heute aus der Industrie nicht mehr wegzudenken und finden ihren Einsatz für die verschiedensten Zwecke. So können sie z. B. zum sporadischen oder regelmäßigen Transport mannigfacher Materielien, z. B. Stückgut über längere oder kürzere Entfernungen dienen. Sie können ferner in Produktionsabläufe integriert werden; dabei ist vor allem die Automobilindustrie zu nennen, die mit Materialflußkonzepten arbeitet, in denen Elektrohängebahnanlagen höchster Stellenwert zukommt.

In zahlreichen Fällen müssen Elektrohängebahnfahrzeuge, sei es auf Grund der örtlichen Gegebenheiten, sei es produktionsbedingt, Gefällstrecken durchlaufen. Dort ist es von höchster Wichtigkeit, daß die Fahrzeuge die Gefällstrecke mit normaler Geschwindigkeit durchfahren und nicht, aus welchen Gründen auch immer, losbrechen, d. h. unkontrolliert, ungebremst und deshalb mit steigender Geschwindigkeit die Gefällstrecke durchrasen.

Kommt es zu einem Losbrechen eines Fahrzeugs auf einer Gefällstrecke, so kann es zu gravierenden Folgen kommen. So kann es bei zu hoher Geschwindigkeit z. B. zum Entgleisen des Fahrzeuges oder Abfallen der angehängten Last kommen; das losgebrochene Fahrzeug kann auch auf ein vor ihm fahrendes Fahrzeug stoßen und dies eventuell beschädigen oder aus der Bahn werfen.

All diese genannten oder auch sonstigen Folgen des Losbrechens sind in der Produktion oder auch beim Transport höchst unliebsame Störfälle, deren Behebung nicht nur Zeit- und materialaufwendig ist, sondern auch wegen der Unterbrechung des Materialflusses zu einem Produktionsstop führt.

Ein ganz wesentlicher Aspekt ist aber auch die Sicherheit am Arbeitsplatz. So können z. B. Arbeiter an einer nachgeordneten Stelle, z. B. einer Montagestelle durch losgebrochene Fahrzeuge in Gefahr geraten. Losgebrochene Fahrzeuge sind deshalb eine ernstzunehmende Unfallgefahr und bedeuten ein hohes Sicherheitsrisiko. Es gibt deshalb sowohl strenge betriebsinterne als auch strenge behördliche Sicherheitsvorschriften für das Betreiben von Strecken mit schienengebundenen Fahrzeugen, insbesondere für Elektrohängebahnfahrzeuge, die Gefällstrecken aufweisen. Um den Gefahren entgegenzutreten, welche bei schienengebundenen Fahrzeugen, insbesondere bei Elektrohängebahnfahrzeugen auf den Gefällstrecken entstehen können, gibt es bereits eine Reihe von Lösungsmöglichkeiten.

Eine besteht darin, daß das Fahrzeug mit einem Doppelantrieb versehen ist; bei Versagen eines Antriebes steht der andere zum Abbremsen zur Verfügung. Dies ist jedoch eine technisch aufwendige und zudem kostspielige Lösung.

Man kann auch an den Gefällstrecken pneumatisch betätigte und elektrisch gesteuerte Sperren vorsehen, die bei Normalgeschwindigkeit zur Durchfahrt des Fahrzeuges geöffnet werden, bei Übergeschwindigkeit jedoch geschlossen bleiben und das losgebrochene Fahrzeug auffangen. Schließlich sind auch sogenannte Parallelförderer bekannt, welche sich in das die Gefällstrecke durchfahrende Fahrzeug einklinken und es bei Übergeschwindigkeit abbremsen. Auch diese Möglichkeiten sind aufwendig, kompliziert und teuer.

In der DE 33 02 026 A1 wird bereits eine mechanisch selbstauslösende Vorlaufsperre für schienengebundene Hängebahnfahrzeuge beschrieben. Es handelt sich dabei um eine Fliehkraftsicherheitsbremse, die auf der verlängerten Achse des nichtangetriebenen Fahrwerkes befestigt ist. Auf einer halbkreissegmentförmigen Scheibe sind 2 exzentrisch angeordnete Fangarme vorhanden, die an Drehpunkten drehbar gelagert sind. Die Fangarme werden von Zugfedern bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der Auslösegeschwindigkeit in einer Nichtauslösestellung gehalten und bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der Auslösegeschwindigkeit in eine Winkelstellung hinter die gestreckte Federlage bewegt. Beim Erreichen der sogenannten Auslösegeschwindigkeit zieht die Feder den Fangarm über den Totpunkt (Drehpunkt des Fangarmes) in die maximal mögliche Ausgangslage, wobei sich der Fangarm an einem Vorsprung am Fahrwerksgehäuse verhakt, so daß das nichtangetriebenene Fahrwerk stillgesetzt wird und ein Bremsvorgang infolge Reibung zwischen der Laufschiene und dem Rad ausgelöst wird. Die Vorrichtung weist ferner eine Lochreihe auf, um die Federspannung und den Abstand zum Schwerpunkt einstellen zu können, so daß dadurch die Auslösegeschwindigkeit verändert werden kann.

Die Vorrichtung gemäß der DE 33 02 026 A1 arbeitet nach einem völlig anderen Prinzip als die Vorrichtung gemäß der Erfindung, nämlich in einer Rotationsbewegung auf der Basis der Fliehkraft. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß sie an jedem einzelnen Fahrzeug angebracht werden muß, um den Betrieb einer gesamten Anlage abzusichern. Die erfindungsgemäße Vorlaufsperre dagegen ist an den Schienen der abzusichernden Gefällstrecke angeordnet und vermeidet so die kostenaufwendige Bestückung jedes einzelnen Elektrohängebahnfahrzeuges mit einer entsprechenden Sicherheitsbremse. Darüber hinaus kann es vorkommen, daß der Bremsvorgang, der durch den Stillstand des Rades ausgelöst wird, nicht ausreicht, um das Fahrzeug rechtzeitig zum Halten zu bringen.

Obwohl bereits eine Reihe von Möglichkeiten bekannt sind, losbrechende schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere Elektrohängebahnfahrzeuge in Gefällstrecken zu fangen, besteht noch ein Bedürfnis nach verbesserten einfachen Vorrichtungen zum Abfangen von schienengebundenen Fahrzeugen insbesondere von Elektrohängebahnfahrzeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung und ein System zur Verfügung zu stellen, mit dem es möglich ist, schienengebundene Fahrzeuge, insbesondere Elektrohängebahnfahrzeuge auf Gefällstrecken bei überhöhter Geschwindigkeit abzubremsen und losgebrochene Fahrzeuge auf einfache Weise selbstauslösend mechanisch zu fangen. Eine derartige Vorrichtung sollte einfach herzustellen sein, ohne die direkte Mitwirkung von elektrischen oder pneumatischen Elementen zwangsmechanisch und zuverlässig arbeiten und ohne Komplikationen an den Schienen der Gefällstrecke angebracht werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Ansprüchen 2 bis 5 wiedergegeben.

Die Erfindung wird anhand der Fig. I und II näher erläutert.

Fig. I stellt schematisch eine einzelne Vorlaufsperre dar, die insbesondere für Elektrohängebahnfahrzeuge geeignet ist. Fig. II stellt schematisch als Gesamtsystem mehrere Vorlaufsperren dar, die hintereinander angeordnet sind, und somit eine gesamte Gefällstrecke absichern.

2. Erklärung und Funktionsweise einer Vorlaufsperre gemäß Fig. I 2.1. Erklärung der Bestandteile der Vorlaufsperre

In Fig. I bedeutet (1) ein Umschlagblech, das drehbar am Drehpunkt (2) auf einer Grundplatte (3) befestigt ist, die ihrerseits an der Fahrschiene für das Fahrzeug längsverschiebbar oder fest angebracht wird. Die Grundplatte weist einen Ruheanschlag (4) auf, gegen den das Umschlagblech (1) bei Ruhelage durch die Zugfeder (6) zur Anlage gebracht wird, sowie einen Endanschlag (5), gegen den das Umschlagblech bei Sperrstellung anschlägt.

Die Zugfeder (6) ist mit seinen beiden Anschlußösen am unteren Ende über den Befestigungsbolzen (7b) auf der Grundplatte und am oberen Ende über den Befestigungsbolzen (7a) am Umschlagblech angebracht. Die langlochförmige Aussparung (8) im Umschlagblech ermöglicht den Durchgriff und die Befestigung des Befestigungsbolzens (7b) auf der Grundplatte bei Drehung des Umschlagbleches zwischen den Extremlagen. Die geometrische Anordnung der Befestigungspunkte gemäß Fig. I für die Zugfederösen in Bezug auf den Drehpunkt (2) gewährleistet die vier dargestellten und ausgezeichneten vier Winkellagen des Umschlagbleches wie folgt:

Ruhelage:

besteht darin, daß die Zugfeder (

6

) das Umschlagblech (

1

) gegen den Ruheanschlag (

4

) unter Vorspannung zur Anlage bringt.

Ablösepunkt

Das Umschlagblech befindet sich in der Winkellage Ablösepunkt, wenn die Betätigungsrolle (

9

) beim Vorbeifahren des EHB-Fahrzeuges mit sehr geringen Geschwindigkeiten auf dem schienen parallelen Teil der Betätigungskurve (

10

) abrollt.

Gestreckte Federlage:

besteht darin, daß die beiden Befestigungspunkte (

7

a und

7

b) für die Zugfeder mit dem Drehpunkt (

2

) des Umschlagbleches auf einer Linie liegen.

Bei Überschreiten des Umschlagbleches dieser gestreckten Federlage zieht die Zugfeder (6) das Umschlagblech (1) gegen den Endanschlag (5). Bei Nicht-Erreichen des Umschlagbleches dieser gestreckten Federlage zieht die Zugfeder das Umschlagblech zurück gegen den Ruheanschlag (4) in die Ruhelage.

Anschlaglage:

besteht darin, daß die Vorlaufsperre in Sperrstellung ist und die Störkontur des Umschlagbleches (

11

) in die Fangkontur des EHB-Fahrzeuges (

12

) eingegriffen ist und so das Fahrzeug auffängt.

Auf dem Umschlagblech ist ein mechanisches Übertragungselement (9) - eine drehbare Betätigungsrolle oder eine Gleitfläche - vorgesehen, das beim Passieren des Fahrzeuges mit dessen Betätigungskurve (10) in Wechselwirkung tritt und dafür sorgt, daß das Umschlagblech (1) in der Winkellage Ablösepunkt eine fahrzeug-geschwindigkeitsproportionale Drehwinkelgeschwindigkeit und somit kinetische Drehenergie erhält. Die Betätigungskurve (10) weist einen ansteigenden Teil auf, welcher über die Betätigungsrolle das Umschlagblech um den Winkel alpha dreht. Die Betätigungskurve weist ferner einen zur Fahrtrichtung parallel ausgeführten Teil auf, über den die Betätigungsrolle bei gegen 0 gehenden Geschwindigkeiten rollt, ohne daß das Umschlagblech den Winkel alpha überschreitet.

2.2. Funktionsweise der Vorlaufsperre bei Nichtauslösen

Passiert das Fahrzeug mit Geschwindigkeiten kleiner als der Auslösegeschwindigkeit, bei der das Fahrzeug abgefangen werden soll, dann löst sich das mechanische Übertragungselement (9) im Knick der Betätigungskurve von der Betätigungskurve und das Umschlagblech bewegt sich vom Ablösepunkt aus um Winkel kleiner als beta weiter. Die Zugfeder zieht in diesem Falle das Umschlagblech in die Ruhelage zurück und es kommt nicht zum Fangen des Fahrzeuges.

2.3. Funktionsweise der Vorlaufsperre bei Auslösen

Passiert das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit größer als der Auslösegeschwindigkeit, so soll es eingefangen werden. Erst recht in diesem Falle löst sich das mechanische Übertragungselement (9) im Knick der Betätigungskurve von der Betätigungskurve. Die durch die hohe Geschwindigkeit des Fahrzeuges dem Umschlagblech mitgeteilte Drehwinkelgeschwindigkeit ist dann so hoch, daß das Umschlagblech die gestreckte Federlage erreicht und überschreitet und - zusätzlich dann gezogen durch die Zugfeder - gegen den Endanschlag anschlägt. Mit dieser erfolgten Drehung des Umschlagbleches greift die Störkontur des Umschlagbleches in die Fangkontur des Fahrzeuges ein und bringt so das Fahrzeug zum Stehen. Physikalisch-mechanisch gesehen hatte das Umschlagblech in diesem Falle eine höhere kinetische Drehenergie als die konstante zum Strecken der Feder bei Drehung um den Winkel beta notwendige mechanische Arbeit bzw. Energie.

Betätigungskurve und Fangkontur am Fahrzeug sind in einem ausreichend großen Abstand s voneinander angebracht, so daß die Störkontur des Umschlagbleches (11) noch in die Fangkontur eingreifen kann, d. h. es ist gewährleistet, daß das Umschlagblech umgeschlagen und in Sperrstellung oder Anschlaglage ist, bevor die Fangkontur des sich weiterbewegenden Fahrzeuges am sperrenden Umschlagblech angekommen ist.

Auf der Grundplatte können Koppelstangen (14) zwecks Hintereinanderkoppeln von mehreren Vorlaufsperren gelenkig angebracht sein.

2.4. Einstellung der Auslösegeschwindigkeit

Es ist leicht einzusehen, daß die Auslösegeschwindigkeit, d. h. die Geschwindigkeit, ab welcher das Fahrzeug eingefangen werden soll, gemäß den Erfordernissen und Gegebenheiten einstellbar sein muß.

Dies geschieht durch Umsetzen des Befestigungsbolzens (7a) auf dem Umschlagblech in verschiedene Befestigungspunkte (13), denn je vorgespannter die Zugfeder eingebaut wird, desto höher ist auch die Auslösegeschwindigkeit.

Physikalisch-mechanisch wird die zum Erreichen der gestreckten Federlage notwendige Federdehnungsarbeit oder -energie erhöht, was bedeutet, daß die zum Erreichen des Umschlagbleches dieser gestreckten Federlage notwendige kinetische Drehenergie und somit Drehwinkelgeschwindigkeit des Umschlagbleches gesteigert werden muß. Wegen der erwähnten Proportionalität zwischen Drehwinkelgeschwindigkeit des Umschlagbleches am Ablösepunkt und Geschwindigkeit des passierenden Fahrzeuges wird also die Auslösegeschwindigkeit der Vorlaufsperre durch einfaches Umsetzten des Befestigungsbolzens im Umschlagblech zu weiter vom Drehpunkt entfernteren Befestigungspunkten erhöht.

3. Erklärung des Gesamtsystemes gemäß Fig. II

In Fig. II werden mehrere in der Gefällstrecke hintereinander angeordnete Vorlaufsperren gezeigt, die durch Koppelstangen miteinander verbunden sind.

Die gesamte Kette dieser untereinander verbundenen Vorlaufsperren ist am oberen Anlenkpunkt mit einer starken Fangfeder (16) verbunden, welche wiederum an Ihrem anderen Ende an einem Festpunkt (17) befestigt ist. Kommt es bei Übergeschwindigkeit des Fahrzeuges zum wie oben beschriebenen Auslösen einer Vorlaufsperre, so wird das Fahrzeug mit seiner Bewegungsenergie über die Fangfeder relativ sanft bei einer gewissen Federauslenkung der Fangfeder abgefangen. Der Federweg der Fangfeder verschiebt ebenfalls die an ihr befestigte Schaltnocke (18) und betätigt einen Schalter (19) zum Abschalten des Fahrantriebes des Fahrzeuges oder zum Auslösen einer Störungsmeldung.

Claims

1. Mechanisch selbstauslösende Vorlaufsperre für schienengebundene Fahrzeuge in Gefällstrecken mit einem Fangarm, der durch eine Zugfeder bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der Auslösegeschwindigkeit in einer Nichtauslösestellung gehalten und bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der Auslösegeschwindigkeit in eine Winkelstellung hinter die gestreckte Federlage bewegt wird, gekennzeichnet durch ein Umschlagblech (1), welches drehbar an einem Drehpunkt (2) auf einer Grundplatte (3) befestigt ist, die einen Ruheanschlag (4) und einen Endanschlag (5) aufweist und fest oder auch längsverschiebbar an der Fahrschiene des Fahrzeuges angeordnet wird und welches ein mechanisches Übertragungselement (9) aufweist, derart daß das Umschlagblech (1) beim Passieren des Elektrohängebahnfahrzeuges mit dessen Betätigungskurve (10) in Wechselwirkung tritt und

1. entweder bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der Auslösegeschwindigkeit auf eine Winkelstellung vor der gestreckten Federlage bewegt und anschließend wieder durch die Zugfeder (6) gegen den Ruheanschlag (4) zurückgezogen wird (Nichtauslösung der Vorlaufsperre und Durchlassen des vorbeifahrenden Fahrzeuges),
2. oder bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der Auslösegeschwindigkeit auf eine Winkelstellung hinter die gestreckte Federlage bewegt und zusätzlich durch die Zugfeder (6) gegen den Endanschlag (5) gedreht wird, so daß die Störkontur des Umschlagbleches (11) zum Fangen des Fahrzeuges in die Fangkontur des Fahrzeuges (12) eingreift und es zum Stillstand bringt (Auslösung der Vorlaufsperre und Fangen des Fahrzeuges).

2. Vorlaufsperre nach Anspruch 1 mit einer Lochreihe zum veränderten Einhängen der Feder zwecks Einstellung der Federkraft, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Befestigungsbolzen (7a) für die Zugfeder (6) im Umschlagblech (1) an verschiedenen Befestigungspunkten (13) angebracht werden kann, um verschiedene Federvorspannkräfte zu erzeugen, derart daß dadurch verschiedene Auslösegeschwindigkeiten an der Vorlaufsperre eingestellt werden können.

3. Vorlaufsperre nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Übertragungselement (9), welches beim Passieren des Fahrzeuges mit dessen Betätigungskurve in Wechselwirkung tritt, eine drehbare Betätigungsrolle ist.

4. Vorlaufsperre nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Übertragungselement (9), welches beim Passieren des Fahrzeuges mit dessen Betätigungskurve in Wechselwirkung tritt, eine Gleitfläche ist.

5. Vorlaufsperre nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absicherung einer gesamten längeren Gefällstrecke mehrere Vorlaufsperren (15) mit Koppelstangen (14) hintereinander angeordnet sind und über eine Fangfeder (16) mit einem am Einlauf der Gefällstrecke sich befindenden Festpunkt (17) verbunden sind, derart daß bei Auslösen einer einzelnen Vorlaufsperre (15) und Fangen eines Fahrzeuges die an der Fangfeder (16) befestigte Schaltnocke (18) einen Schalter (19) zwecks Störungsmeldung oder Abschaltung des Fahrzeugantriebes betätigt.