DE19940046A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung der zwischen einem Schienenfahrzeug und seiner Schiene wirkenden Normalkraft - Google Patents

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 F_A gemäß der Beziehung F_A = µ.F_N, wobei F_N 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 F_N 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 F_N 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 F_N, 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 F_Z (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 i_e* einem Erregerstromregler 25 zu­ geführt. Dessen Ausgang steuert den Leistungsteil 26 so aus, daß sich der Erregerstrom i_e in der Bremsmagnetspule 6 ent­ sprechend dem Erregerstromsollwert i_e* einstellt. Der Erre­ gerstrom i_e 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 F_Z (magnetische Kraft) kompensiert den vom Beladezustand F abhängigen Anteil der Normalkraft F_N so, dass die Normalkraft F_N ideal 100% beträgt und somit immer die optimalen Zug-/Bremskräfte F_A aufgebracht werden können.

Grundsätzlich könnte auf den Stromregler 25 auch verzichtet werden und der erforderliche Erregerstrom i_e 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 < n_Min" (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 i_e 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 (F_N), 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 (F_N), 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.