DE19940046A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung der zwischen einem Schienenfahrzeug und seiner Schiene wirkenden Normalkraft - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung der zwischen einem Schienenfahrzeug und seiner Schiene wirkenden NormalkraftInfo
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Abstract
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Beeinflussung der zwischen einem Schienenfahrzeug und seiner Schiene (1) wirkenden Normalkraft (F¶N¶) wird wenigstens ein Magnet (5) eines Magnetsystems, unter Beibehaltung eines in Abhängigkeit von der gewünschten magnetischen Kraft frei vorgebbaren Luftspaltes (S), in Richtung Schiene (1) abgesenkt und/oder bei wenigstens einem Magneten (5) eines Magnetsystems wird die Erregung eingestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst wenigstens einen Magneten (5) eines vom Schienenfahrzeug mitbewegten Magnetsystems, der durch wenigstens eine Stelleinrichtung (7), unter Beibehaltung eines in Abhängigkeit von der gewünschten magnetischen Kraft frei vorgebbaren Luftspaltes (S), in Richtung Schiene (1) absenkbar ist und/oder bei dem die Erregung durch wenigstens eine Erregereinrichtung einstellbar ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beeinflus
sung der zwischen einem Schienenfahrzeug und seiner Schiene
wirkenden Normalkraft. Die Erfindung bezieht sich weiterhin
auf eine Vorrichtung zur Beeinflussung der zwischen einem
Schienenfahrzeug und seiner Schiene wirkenden Normalkraft.
Unter Schienenfahrzeug ist hierbei ein von einer Schiene oder
von zwei zueinander parallel verlaufenden Schienen geführtes
Fahrzeug, z. B. ein Hochgeschwindigkeitszug, ein Triebwagen
oder Triebkopf, eine Lok, eine Stadtbahn oder eine Straßen
bahn, zu verstehen.
Schienenfahrzeuge, insbesondere moderne Hochgeschwindigkeits
züge, wie z. B. der deutsche Intercity Express (ICE), erfah
ren bei extrem starken, böenartigen Seitenwinden häufig kri
tische Auftriebskräfte und mechanische Momente (Rollmoment),
die ein Kippen oder Entgleisen des Schienenfahrzeugs zur Fol
ge haben können, falls keine geeigneten Gegenmaßnahmen ge
troffen werden. Die Wirkung der Auftriebskräfte und mechani
schen Momente hängt insbesondere von der Fahrgeschwindigkeit
und von der Windgeschwindigkeit sowie von der Fahrzeugmasse,
von den geometrischen Abmessungen der Fahrzeugkontur und von
der aerodynamischen Formgebung des Buges, d. h. des führenden
Steuerwagens oder Endwagens, ab. So zeigen die Profile füh
rende Wagen bei derartigen Schienenfahrzeugen üblicherweise
für auftreffende Seitenwinde die Wirkung einer Tragfläche mit
der Folge, dass während der Fahrt eine Verringerung der zwi
schen dem Schienenfahrzeug und der Schiene wirkenden Normal
kraft auftritt.
Den am Schienenfahrzeug angreifenden Auftriebskräften und
Rollmomenten wirkt zunächst lediglich die Masse und damit die
Gewichtskraft des Schienenfahrzeugs entgegen. Reicht diese
nicht aus, muss bis jetzt die Fahrzeuggeschwindigkeit redu
ziert werden, wenn keine zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen
getroffen werden.
Im Hinblick auf das derzeitige Bestreben nach einer zunehmen
den Reduzierung des Gewichtes und der Achslasten der Schie
nenfahrzeuge mit dem Ziel einer Energieeinsparung sowie einer
Reduzierung der Fahrwegbeanspruchung treten die geschilderten
Probleme entsprechend verstärkt auf. So tritt während der
Fahrt derartiger Schienenfahrzeuge in Leichtbauweise abhängig
von der Geometrie der Fahrzeug- oder Wagenkastenoberflächen
und der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie der am Fahrzeug angrei
fenden Windkräfte eine zunehmende Verminderung der Normal
kraft und damit eine zunehmende Entlastung der Wagenauf
standskräfte, insbesondere am führenden Fahrwerk (Drehge
stell) oder an den führenden Radsätzen, durch aerodynamischen
Auftrieb auf. Die daraus resultierende Auftriebskomponente
wird mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit und mit zuneh
mender Windanströmung des Fahrzeugs größer.
Zusätzlich wird das vom Anströmwinkel des Windes abhängige
Rollmoment um die Längsachse des Schienenfahrzeugs vergrö
ßert, das im Extremfall ein Kippen des Fahrzeugs zur Folge
haben kann. Dieses Rollmoment wird bei Kurven- oder Bogen
fahrten mit hohen Querbeschleunigungen noch begünstigt, da
hier ein einseitig entlastendes Moment aufgrund der Zentrifu
galkraft wirkt. Besonders gefährdet sind hierbei Doppelstock
züge aufgrund ihrer großen wirksamen seitlichen Anströmfläche
und des relativ hoch liegenden Schwerpunktes. Das dem Rollmo
ment entgegenwirkende Rückstellmoment, das im Wesentlichen
durch die mit der halben Spurweite multiplizierte Gewichts
kraft gebildet ist, verringert sich bei geringen Spurweiten
und begünstigt somit bei gegebener seitlicher Windkraft das
Kippen des Fahrzeugs.
Ein weiteres zu beherrschendes Problem besteht im sogenannten
Schlingern des nachlaufenden Endwagens des Schienenfahrzeugs
mit zunehmender Geschwindigkeit. Dies führt bei mit Fahrgä
sten besetztem Endwagen zu einer deutlichen Verschlechterung
des Fahrkomforts, der bei Überschreiten der zulässigen Kom
fortgrenzwerte zu einer Reduzierung der maximal zulässigen
Fahrzeuggeschwindigkeit führt. Diese Schlingerbewegung des
letzten Wagens oder Endwagens eines Zuges wird insbesondere
dadurch begünstigt, dass kein weiterer nachfolgender Wagen
die sich einstellende Schlingerbewegung dämpft. Die Frequenz
und die Amplitude der bei der Schlingerbewegung auftretenden
Querschwingungen werden mit abnehmender Fahrzeugmasse größer.
Ferner ergibt sich aufgrund geringer Beschleunigungs-
und/oder Bremskräfte bei einem geringen Reibwert µ, d. h. ins
besondere bei glatten Schienen, ein weiteres Problem. Dieser
Reibwert oder Reibkoeffizient µ bestimmt sowohl beim Be
schleunigen als auch beim Bremsen des Schienenfahrzeugs das
auf die Schiene übertragene Antriebskraft bzw. Bremskraft FA
gemäß der Beziehung FA = µ.FN, wobei FN die am jeweiligen
Radaufstandspunkt, d. h. am jeweiligen Fahrzeugrad oder der
jeweiligen Radanordnung, wirkende Aufstands- oder Normalkraft
ist, die für den Raddruck verantwortlich ist. Die Aufstands-
oder Normalkraft FN ist dabei direkt abhängig von der Fahr
zeugmasse - und damit der Gewichtskraft des Schienenfahrzeugs
- sowie von der Anzahl der abstützenden Stellen für die
Krafteinleitung über die Radsätze unter dem Schienenfahrzeug
in die Schienen. Die üblicherweise geforderte Antriebs- bzw.
Bremskraft kann bei schlechten Schienenverhältnissen mit
kleinem Reibkoeffizient µ bei gegebener Fahrzeugmasse häufig
nicht realisiert werden, so dass das Schienenfahrzeug bei Be
schleunigungsvorgängen schleudert bzw. bei Bremsvorgängen
gleitet. Diese Effekte sind umso kritischer, je stärker die
Fahrzeugmasse reduziert wird.
Der betriebsbedingten Verminderung der zwischen dem Schienen
fahrzeug und der Schiene wirkenden Normal- oder Aufstands
kraft infolge von aerodynamischen und/oder durch Seitenwind
begünstigten Auftriebskräfte wird bisher im Wesentlichen
durch eine Erhöhung der Wagenmasse, insbesondere durch ge
zielte Balastrierung, und durch eine Geschwindigkeitsreduzie
rung sowie durch eine Änderung der Fahrzeug- oder Wagenka
sten-Geometrie begegnet. Entsprechende Maßnahmen werden bis
her auch zur Vermeidung von Schlingerbewegungen des nachlau
fenden Endwagens sowie zur Vermeidung der Verringerung der
Beschleunigungs- und/oder Bremskräfte infolge eines verrin
gerten Reibkoeffizienten µ herangezogen. Zur künstlichen Er
höhung des Reibwertes µ wird zudem häufig eine Besandung der
Schienen mittels vom Schienenfahrzeug mitgeführtem Sand
durchgeführt.
Diese Maßnahmen sind jedoch äußerst unbefriedigend, zumal
beispielsweise eine Erhöhung der Wagenmasse der angestrebten
Leichtbauweise von Schienenfahrzeugen entgegenwirkt. Ebenso
ist eine Geschwindigkeitsreduzierung äußerst unerwünscht, da
stets höhere Geschwindigkeiten derartiger Schienenfahrzeuge
angestrebt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung zur Beeinflussung der zwischen dem Schienen
fahrzeug und der Schiene wirkenden Normalkraft anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsge
mäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Bezüglich der
Vorrichtung wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal
tungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind jeweils Gegen
stand von weiteren Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Beeinflussung der Normal
kraft, die zwischen einem Schienenfahrzeug und seiner Schiene
wirkt, umfasst folgende Merkmale:
- - Wenigstens ein Magnet eines Magnetsystems wird, unter Bei behaltung eines in Abhängigkeit von der gewünschten magne tischen Kraft frei vorgebbaren Luftspaltes, in Richtung Schiene abgesenkt und/oder
- - die Erregung wenigstens eines Magneten eines Magnetsystems wird eingestellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beeinflussung der Nor
malkraft, die zwischen einem Schienenfahrzeug und seiner
Schiene wirkt, umfasst folgende Merkmale:
- - Wenigstens ein Magnet eines vom Schienenfahrzeug mitbeweg ten Magnetsystems ist durch wenigstens eine Stelleinrich tung, unter Beibehaltung eines in Abhängigkeit von der ge wünschten magnetischen Kraft frei vorgebbaren Luftspaltes, in Richtung Schiene absenkbar und/oder
- - die Erregung wenigstens eines Magneten eines Magnetsystems ist durch wenigstens eine Erregereinrichtung einstellbar.
Im Rahmen der Erfindung ist es also möglich, dass nur der Ma
gnet definiert abgesenkt wird oder dass lediglich die Erre
gung des Magneten definiert eingestellt wird. Weiterhin kann
auch die Kombination beider Maßnahmen realisiert werden.
Falls nur ein Absenken des Magneten vorgesehen ist, braucht
der Magnet nur eine konstante magnetische Kraft aufweisen,
also z. B. als Permanentmagnet ausgebildet sein, da die Ein
stellung der magnetischen Kraft ausschließlich über die va
riable Einstellung des Luftspaltes erfolgt.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass einer
seits die beschriebenen Probleme sowohl bei den gewünschten
hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten als auch bei zusätzlich auf
tretenden böenartigen Seitenwinden und bei geringen Reib
koeffizienten µ praktisch gleichzeitig beherrschbar sind,
wenn unter Vermeidung einer Erhöhung der Fahrzeugmasse und
damit der Gewichtskraft des Schienenfahrzeugs die auf die
Schiene wirkende Normalkraft erhöht werden kann. Dies wiederum
kann bei besonders geringer Massenerhöhung des Schienen
fahrzeugs durch eine parallel zum Normalanteil der Gewichts
kraft wirkende magnetische Kraft erreicht werden.
Die vom Magnetsystem erzeugte magnetische Kraft addiert sich
somit quasi statisch zur Gewichtskraft. Damit kann auf einfa
che Weise durch die vom Magnetsystem erzeugte Magnetkraft ei
ne erhöhte Zuladung simuliert werden, die kurzzeitig auch die
maximal zulässige Achslast übersteigen darf.
Als weitere Parameter zur Einstellung der durch das Magnetsy
stem erzeugten magnetischen Kraft wird zweckmäßigerweise der
Betrag des üblicherweise auf einem derartigen Schienenfahr
zeug erfassten Schlupfes zwischen dem oder jedem Fahrzeugrad
und der Schiene herangezogen. Der durch entsprechende Senso
ren an den Radsätzen oder Fahrwerken (Drehgestellen) derarti
ger Schienenfahrzeuge üblicherweise bereits erfasste Schlupf
signalisiert einerseits bei Beschleunigungsvorgängen infolge
einer Grenzwertüberschreitung die Gefahr eines Schleuderns
bzw. bei Bremsvorgängen die Gefahr eines Gleitens. Bisher
eingesetzte Antriebs- und Bremssteuergeräte, die diesen
Schlupf erfassen, können daher bevorzugt zur Einstellung oder
Regelung der vom Magnetsystem erzeugten magnetischen Kraft
herangezogen werden. Da unabhängig von der Richtung des
Schlupfes, d. h. unabhängig vom Traktions- oder Bremsmodus des
Antriebs- und Bremssteuergerätes (Regeleinrichtung), bei ei
ner Grenzwertüberschreitung die magnetische Kraft erhöht
wird, ist der Betrag des Schlupfes der relevante Regelparame
ter für die magnetische Kraft.
Die beim Bremsen und beim Beschleunigen des Schienenfahrzeugs
aufgrund seiner Einfederung auftretenden unterschiedlichen
Raddrücke erfordern möglicherweise für jedes Fahrwerk dieses
Schienenfahrzeugs eine separate Anpassung seiner Normalkräf
te. So federn z. B. beim Bremsen die in Fahrtrichtung führen
den Fahrwerke ein und benötigen deshalb unter Umständen keine
zusätzliche magnetische Kraft, wohingegen die in Fahrtrich
tung weiter hinten liegenden Fahrwerke mit einer entsprechen
den magnetischen Kraft beaufschlagt werden müssen.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbeson
dere darin, dass durch Anordnung einer vorgebbaren Anzahl von
Magneten, deren auf die Schiene wirkenden magnetischen Kräfte
durch definiertes Absenken der Magneten und/oder durch defi
niertes Einstellen der Erregung eine bedarfsabhängig steuer
bare Aufstands- oder Normalkrafterhöhung des Schienenfahr
zeugs auf die Schiene ermöglichen. Es wird somit ein Magnet
system bereitgestellt, das einerseits zur Vergrößerung der
Widerstands- oder Rückstellmomente des Schienenfahrzeugs bei
angreifenden Seitenwindkräften und Auftriebskräften einsetz
bar ist.
Andererseits ist mit diesem Magnetsystem eine Laufstabilisie
rung, insbesondere für den nachlaufenden Endwagen, des Schie
nenfahrzeugs durch die Symmetrierungs- und Zentrierungseigen
schaften des vom Magnetsystem erzeugten Magnetfeldes erreich
bar.
Desweiteren sind durch die Erhöhung der Normalkraft bei gege
benem Reibkoeffizienten µ größere Antriebs- und/oder Brems
kräfte zwischen Fahrzeugrad und Schiene übertragbar, so dass
ein Gleiten bzw. ein Schleudern des Schienenfahrzeugs oder
dessen Wagen vermieden oder zumindest reduziert wird.
Im Rahmen der Erfindung kann die Stelleinrichtung als elek
tro-hydraulische Stelleinrichtung (Anspruch 9) oder als elek
tro-pneumatische Stelleinrichtung (Anspruch 10) ausgebildet
sein. Weiterhin kann die Stelleinrichtung als elektro-me
chanische Stelleinrichtung (Anspruch 11) oder als elektro-pneu
matisch-hydraulische Stelleinrichtung (Anspruch 12) ausge
bildet sein.
Nachfolgend wird Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich des Dreh
gestells eines Schienenfahrzeugs,
Fig. 2 eine hydraulische Stelleinrichtung der Vorrichtung ge
mäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Regel-Steuereinrichtung der in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung,
Fig. 4 ein Regelungskonzept, das Bestandteil einer Ausfüh
rungsform der erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
In Fig. 1 sind mit 1 Schienen eines Gleises bezeichnet, auf
denen Fahrzeugräder 2 (Schienenräder) eines Schienenfahrzeugs
geführt sind. In Fig. 1 ist nur eine Schiene sichtbar und nur
eines der vier in einem Drehgestell gelagerten Fahrzeugräder
dargestellt. Vom Drehgestell ist aufgrund der schematischen
Darstellung im Wesentlichen nur der Drehgestellrahmen 3
sichtbar.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Drehgestell ist eine Magnetschie
nenbremse 4 unterhalb des Drehgestellrahmens 3 angeordnet.
Die Magnetschienenbremse 4 umfasst für beiden Schienen 1 je
weils einen Bremsschuh 5, jeweils eine innerhalb des Brems
schuhs 5 angeordnete Bremsmagnetspule 6 (s. Fig. 3 und 4) und
eine Stellvorrichtung 7 für die Bremsschuhe 5. In der Fig. 1
ist nur einer der beiden parallel zueinander liegenden Brems
schuhe 5 der Magnetschienenbremse 4 sichtbar.
Durch die Stellvorrichtung 7 sind die Bremsschuhe 5 in Rich
tung Schiene 1 um ein Maß h definiert absenkbar, so dass je
weils ein Luftspalt S, dessen Größe variabel ist, zwischen
dem Bremsschuh 5 und der Schiene 1 verbleibt.
Bei einer sogenannten Gefahrenbremse werden die Bremsmagnet
spulen 6 erregt und die Bremsschuhe 5 so weit abgesenkt, dass
der Luftspalt S jeweils gleich Null wird und beide Bremsschu
he 5 auf die Schiene 1 aufsetzen.
Die Einzelheiten des Teils der Stelleinrichtung 7, der zur
Übertragung der Bremskräfte dient, sind bekannt und aus Grün
den der Übersichtlichkeit in Fig. 1 nicht dargestellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst Magneten, die im ge
zeigten Ausführungsbeispiel von den Bremsschuhen 5 der Mag
netschienenbremse 4 gebildet werden. Im Rahmen der Erfindung
ist es jedoch auch möglich, dass die Magneten nicht von den
Bremsschuhen 5 gebildet werden, sondern als separate Magnete
ausgeführt sind.
Um die zwischen dem Schienenfahrzeug und seiner Schiene 1
wirkende Normalkraft FN möglichst konstant bei dem Wert vol
len Beladung (3/3-Beladung) zu halten, wird die Möglichkeit
genutzt über die Erregung der Bremsschuhe 5 die von der Bela
dung abhängigen unterschiedlichen Normalkräfte FN, die für
die Raddrücke in den Radaufstandspunkten verantwortlich sind,
zu kompensieren.
Die Stelleinrichtung 7 ist im dargestellten Ausführungsbei
spiel als elektro-hydraulische Stelleinrichtung ausgebildet.
Sie umfasst für jeden Bremsschuh 5 zwei Hydraulikzylinder 8,
die sich über Tragarme 9 am Drehgestellrahmen 3 abstützen.
Werden die Hydraulikzylinder 8 über in Fig. 1 nicht darge
stellte Hydraulikleitungen (s. Fig. 2) mit Hydraulikflüssig
keit befüllt, dann bewegen sich die Kolben der Hydraulikzy
linder 8 in ihre Endlage E ("Zylinder ausgefahren") und die
Bremsschuhe 5 bewegen sich nach oben, also von der Schiene 1
weg. Der Luftspalt S vergrößert sich also. Damit wird verhin
dert, dass sich die Bremsschuhe S bei Erregung der Bremsmag
netspulen 6 auf die Schiene 1 absenken können. Demgegenüber
bewegen sich bei einer Entleerung der Hydraulikzylinder 8 die
Bremsschuhe 5 auf die Schiene 1 zu.
Befinden sich die Hydraulikzylinder 8 in ihrer Endlage E,
dann begrenzen sie den Normalhub N der Bremsschuhe 5 auf das
Maß h, womit der gewünschte Luftspalt S zwischen Schiene 1
(Schienenoberkante SO) und Bremsschuh 5 verbleibt (in Fig. 1
strichpunktiert dargestellt).
Wenn Veränderungen des Luftspalts S aufgrund von Verschleiß
an den Schienenrädern 2 und/oder an den Bremsschuhen 5 auf
treten sollten, dann ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Korrektur des Luftspalts S über Keilplatten 10 oder über
konstruktiv anders ausgeführte Nachstelleinrichtungen mög
lich.
Bei allen, je nach Bremskonzept erforderlichen Betriebszu
ständen, z. B. bei "Gefahrenbremse", wird die Ansteuerung der
Hydraulikzylinder 8 automatisch abgeschaltet, wodurch die
Hubbegrenzung h der Bremsschuhe 5 aufgehoben und der normale
Bremsvorgang eingeleitet wird.
Die in Fig. 2 dargestellte hydraulische Stelleinrichtung 7
steuert vier Hydraulikzylinder 8 gleichzeitig an, wobei je
weils zwei Hydraulikzylinder 8 zur die Betätigung eines
Bremsschuhs 5 dienen. Die Stelleinrichtung 7 umfasst eine Hy
draulikpumpe 11, mit der aus einem Flüssigkeitsreservoir 12
Hydraulikflüssigkeit D in einen Druckspeicher 13 gefördert
wird. Ist der Druckspeicher 13 ausreichend befüllt, wird die
Hydraulikpumpe 11 über einen Druckschalter 15 abgeschaltet.
Ein Rückschlagventil 14 verhindert den Rückfluß der Hydrau
likflüssigkeit D in das Flüssigkeitsreservoir 12. Im Bedarfs
fall steht aus dem Druckspeicher 13 das erforderliche Volumen
der Hydraulikflüssigkeit D zur Verfügung, um die Hydraulikzy
linder 8 in ihre Endlage E zu bewegen. Um diese zu erreichen,
muss ein Steuerventil 16 (3/2-Wegeventil) geschaltet werden,
wodurch der Weg vom Druckspeicher 13 zu den Hydraulikzylin
dern 8 über Hydraulikleitungen 17 für den Volumenstrom frei
gegeben wird.
Sollen die Hydraulikzylinder 8 nicht ausgefahren werden, bei
spielsweise bei "Gefahrenbremse", dann wird das Steuerventil
16 abgeschaltet und die Hydraulikflüssigkeit D fließt in das
Flüssigkeitsreservoir 12 zurück. Sinkt der Druck im Druck
speicher 13 zu weit ab, wird über den Druckschalter 15 die
Hydraulikpumpe 11 wieder angesteuert und der Druckspeicher 13
erneut mit Hydraulikflüssigkeit D gefüllt.
Die in Fig. 3 gezeigte Regel-Steuereinrichtung 18 umfasst eine
Regeleinheit 18a für die Erregung der Bremsmagnetspule 6 und
eine Steuereinheit 18b für die Hydraulikpumpe 11 und das
Steuerventil 16 der elektro-hydraulischen Stellvorrichtung 7
(s. Fig. 2).
Die Regeleinheit 18a enthält bei dem in Fig. 3 gezeigten Aus
führungsbeispiel sowohl die Regelung als auch den Leistungs
teil 26 für die Erregung der Bremsmagnetspule 6.
Die Funktion der Regeleinheit 18a wird an dem in Fig. 4 als
Blockschaltbild dargestellten Regelungskonzept erläutert.
Im Sollwertkanal 20 wird mit F* die gewünschte Zusatzkraft FZ
(Sollwert) zur Erzielung des optimalen Raddrucks Q mit 100%
vorgegeben und mit dem aktuellen Beladezustand (Besetztgrad
21) des Schienenfahrzeugs nach Anpassung 22 als Istwert F dem
Subtraktionsglied 23 zugeführt. Im Subtraktionsglied 23 wird
die Differenz F*-F aus dem Istwert F und dem Sollwert F*
gebildet.
Die Differenz F*-F wird über eine Kennlinienanpassung 24
als Erregerstromsollwert ie* einem Erregerstromregler 25 zu
geführt. Dessen Ausgang steuert den Leistungsteil 26 so aus,
daß sich der Erregerstrom ie in der Bremsmagnetspule 6 ent
sprechend dem Erregerstromsollwert ie* einstellt. Der Erre
gerstrom ie wird hierbei zurückgeführt und einem Subtrakti
onsglied 30, das zwischen der Kennlinienanpassung 24 und dem
Erregerstromregler 25 angeordnet ist, zugeführt.
Die dadurch vom jeweiligen Bremsschuh 5 (s. Fig. 1) aufge
brachte Zusatzkraft FZ (magnetische Kraft) kompensiert den
vom Beladezustand F abhängigen Anteil der Normalkraft FN so,
dass die Normalkraft FN ideal 100% beträgt und somit immer
die optimalen Zug-/Bremskräfte FA aufgebracht werden können.
Grundsätzlich könnte auf den Stromregler 25 auch verzichtet
werden und der erforderliche Erregerstrom ie gesteuert vorge
geben werden.
Die Signaleingänge 28a bis 28d der Regel-Steuereinrichtung 18
(s. Fig. 3) dienen der Freigabe bzw. Sperre der Regeleinheit
18a, abhängig von den Betriebsbedingungen bzw. von den Be
triebszuständen "Fahren" (Signaleingang 28a) und "Bremsen"
(Signaleingang 28b) sowie "n < nMin" (Signaleingang 28c) und
"Gefahrenbremse" (Signaleingang 28c).
Der Störmeldeausgang 29 erfaßt alle auftretenden Unregelmä
ßigkeiten in der Regeleinheit 18a und in der Steuereinheit
18b.
Für alle Betriebszustände, in denen die Magnetschienenbremse
4 als Bremse (Luftspalt S = 0) aktiviert werden soll, kann
der Erregerstrom ie entweder über die Regeleinheit 18a oder
auch parallel dazu über ein Schütz (Leistungsschalter) LS
vorgegeben werden.
Claims (12)
1. Verfahren zur Beeinflussung der zwischen einem Schienen
fahrzeug und seiner Schiene (1) wirkenden Normalkraft (FN),
das folgende Merkmale umfasst:
- - Wenigstens ein Magnet (5) eines Magnetsystems wird, unter Beibehaltung eines in Abhängigkeit von der gewünschten mag netischen Kraft frei vorgebbaren Luftspaltes (S), in Rich tung Schiene (1) abgesenkt und/oder
- - die Erregung wenigstens eines Magneten (5) eines Magnetsy stems wird eingestellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfasst:
- - Der Luftspalt (S) und/oder die Erregung wenigstens eines Magneten (5) wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwin digkeit eingestellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das folgendes Merkmal
umfasst:
- - Der Luftspalt (S) und/oder die Erregung wenigstens eines Magneten (5) wird in Abhängigkeit vom Betrag des Schlupfes zwischen einem Fahrzeugrad (2) und der diesem Fahrzeugrad (2) zugeordneten Schiene (1) eingestellt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das folgendes
Merkmal umfasst:
- - Der Luftspalt (S) und/oder die Erregung wenigstens eines Magneten (5) wird in Abhängigkeit einer auf das Schienen fahrzeug einwirkenden Windkraft eingestellt.
5. Vorrichtung zur Beeinflussung der zwischen einem Schienen
fahrzeug und seiner Schiene (3) wirkenden Normalkraft (FN),
wobei die Vorrichtung folgende Merkmale umfasst:
- - Wenigstens ein Magnet (5) eines vom Schienenfahrzeug mitbe wegten Magnetsystems ist durch wenigstens eine Stellein richtung (7), unter Beibehaltung eines in Abhängigkeit von der gewünschten magnetischen Kraft frei vorgebbaren Luft spaltes (S), in Richtung Schiene (1) absenkbar und/oder
- - die Erregung wenigstens eines Magneten (5) eines Magnetsy stems ist durch wenigstens eine Erregereinrichtung ein stellbar.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die folgendes Merkmal um
fasst:
- - Zumindest ein Teil der Magneten des Magnetsystems wird von Bremsschuhen (5) wenigstens einer vorhandenen Magnetschie nenbremse (4) gebildet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, die folgendes Merkmal
umfasst:
- - Zumindest ein Teil der Magneten des Magnetsystems (1) wird von getrennt angeordneten Magneten gebildet.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, die folgende
Merkmale umfasst:
- - Eine Regel-Steuereinrichtung (18), die
- - aus der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder
- - aus der erfaßten Entlastung wenigstens eines Fahrzeugra des (2) des Schienenfahrzeugs und/oder
- - aus dem ermittelten Betrag des Schlupfes zwischen einem Fahrzeugrad (2) und der diesem Fahrzeugrad (2) zugeord neten Schiene (1) und/oder
- - aus einer ermittelten Windkraft
- - eine Regelgröße und/oder eine Steuergröße ermittelt, die der Stelleinrichtung (7) und/oder der Erregereinrichtung zuführbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, die folgendes Merkmal um
fasst:
- - Die Stelleinrichtung (7) ist als elektro-hydraulische Stel leinrichtung ausgebildet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5, die folgendes Merkmal um
fasst:
- - Die Stelleinrichtung ist als elektropneumatische Stellein richtung ausgebildet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5, die folgendes Merkmal um
fasst:
- - Die Stelleinrichtung ist als elektromechanische Stellein richtung ausgebildet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 5, die folgendes Merkmal um
fasst:
- - Die Stelleinrichtung ist als elektro-pneumatisch-hy draulische Stelleinrichtung ausgebildet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999140046 DE19940046A1 (de) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung der zwischen einem Schienenfahrzeug und seiner Schiene wirkenden Normalkraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999140046 DE19940046A1 (de) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung der zwischen einem Schienenfahrzeug und seiner Schiene wirkenden Normalkraft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19940046A1 true DE19940046A1 (de) | 2000-11-16 |
Family
ID=7919388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999140046 Withdrawn DE19940046A1 (de) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung der zwischen einem Schienenfahrzeug und seiner Schiene wirkenden Normalkraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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