DE2215603C3 - Elektrische Gleitschutzeinrichtung für gebremste Fahrzeugräder, insbesondere von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

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Generatorspannung infolge

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bekanntgeworden, bei der dann

kennzeichnet durch einen weiteren

gf_eitj_{chutzeinrichtung} nicht ansprechen. Sie

spannung die spamiungägiuuv, «»,. .

schwelle des Hilfsschaltverstärkers (19) einstellbar ist, während dessen Ausschaltschwelle über einen Rückkopplungskreis (D13, RIl, 717, RVS, T%, RlV) gegenüber der Einschaltschwelle herabsetzbar ist.

6. Gieitschutzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Generator (11) angeschlossene Hilfskondensator-Entlader (CZ) einen ersten Transistor (73) aufweist, dessen Basis mit einem Spannungsteiler (RIO, DU, , dessen Emitter mit einem Potentiometer zur Einstellung des Entladestromes

SderS-PS 1235016 ist eine Gleitschutz,;, .^^bekanntgeworden, bei der eine Radgerichtung D B_{Qrtionale Gen}eratorspannung mit

^s™3_ens ^P _ator_entladespannung zur Regelung der «J^^ _verglichen wird (Geschw.nd.gke.tsrege-

^lunSj_Einrichtung kann zwar nicht »unterwandert« _ht ^e _{jedoch erst nach} einer gewissen Pj_{1 an Bei schn}eUem Absinken der kann während dieser ZeU das J|_{um vollstän}digen Blockieren gekom- If_n^ _Die Einrichtung arbe.tet also in manchen Fä..en zu «angsam.

Aus der DT-AS 1260516 ist eine Gleitschutzeinrichtung bekannt geworden, bei der die Ansprechempfindlichkeit den jeweiligen Betriebszuständen des Fahrzeuges angepaßt werden soll. Dies geschieht dadurch, daß die Regelspannung (Kondensatorentladespannung minus Generatorspannung) über einen als Amplitudendiskriminator ausgebildeten Verstärker mit der Fahrzeuggeschwindigkeit angehoben wird. Zur Vermeidung ungewollten Ansprechens durch kurze Fahrbahnstöße sind weitere Mittel vorgesehen, um kurzzeitige Störspannungen während der Fahrt zu unterdrücken.

Auch hierbei treten, wenn auch in geringerem Umfange, noch Zeitverzögerungen zwischen Beginn des Gleitens und Ansprechen der Gleitschutzeinrichtung ¹S auf.

Der Erfindung liegt daher, die Aufgabe zugrunde, eine Gleitschutzeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die sowohl bei relativ raschem als auch bei relativ langsamem Absinken der Raddrehzahl jeweils ausreichend schnell anspricht, wobei die Einrichtung schaltungstechnisch besonders einfach sein soll.

Diese Aufgabe wird erf'ndungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Generator einerseits der mit kleiner Entladezeitkonstante ausgebildete Kondensator-Entlader mit einem Differenzierer zur steilen Entladung und andererseits mindestens ein Hilfskondensator-Entlader mit einer gegenüber dem Kondensator-Entlader großen Entladezeitkonstante zur flachen 3<> Entladung angeschlossen sind, wobei bei raschem Absinken der Generatorspannung unter die Kondensator-Entlader-Spannung die differenzierte Kondensator-Entlader-Spannung als Steuergröße des Gleitschutzrelais dient, während bei langsamem Absinken der Generatorspannung die zwischen der Entladespannung der beiden Kondensatoren auftretende Differenzspannung als HilfsSteuergröße des Gleitschutzrelais dient, wobei jeweils ein Schaltverstärker zwischengeschaltet ist.

Weitere Merkmale der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Gleitschutzeinrichtung,

Fig. 2 bis 5 Kurvendarstellungen verschiedener Parameter der Gleitschutzeinrichtung nach Fig. 1 während eines Bremsvorganges, und so

Fig. 6a und 6b ein in zwei Abschnitte aufgeteiltes detailliertes Schaltbild der Gleitschutzeinrichtung nach Fig. 1.

Die Spannung eines an ein Rad eines Fahrzeuges angekuppelten Wechselstromgenerator 11 ist nach Amplitude und Frequenz der Drehzahl des Rades proportional. Sie wird durch eine Gleichrichterschaltung 12 gleichgerichtet. Am Ausgang der Gleichrichterschaltung 12 sind eine Hauptschalteinrichtung 13,

16 und 18 sowie eine Hilfsschaiteinrichtung 14, 15,

17 und 19 angeschlossen. Beide Schalteinrichtungen arbeiten auf ein ODER-Glied 20, das eine Endstufe 21 ansteuert.

Die Hauptschalteinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Entladekreis 13 für steile Entladung, sinem Differentiator 16 und einem Schaltverstärker 18. Die Hilfsschaiteinrichtung besteht im wesentli- :hen aus einem Entladekreis 14 für flache EntL· Jung, einem Komparator 17, einem Hilfsschaltverstärker 19 und einem Entladekreis 15 zur Drehzahlnachbildung.

Die Entladekreise 13, 14 und 15 weisen, wie an Hand der Fig. 6 dargestellt ist, je einen Kondensator auf, der von der Gleichrichterschaltung 12 mit einer der Radgeschwindigkeit proportionalen Spannung aufgeladen wird, wenn sich das Rad dreht, an das der Generator 11 angekuppelt ist. Bei einer starken Abnahme der Drehzahl des Rades infolge Gleitens sinkt die gleichgerichtete Generatorspannung unter die der Kondensatoren der Entladekreise 13,14 und 15, so daß die Kondensatoren entladen werden. Der Verlauf der Spannungen an den Kondensatoren bei der Entladung ist in Fig. 2 und 4 durch die Geraden K2 (Entladekreis 13) und K3 (Entladekreis 14) und die Kurve K4 (Entladekreis 15) wiedergegeben. Die Entladekreise 13 und 14 sind so ausgebildet, daß sich eine lineare Entladekurve ergibt. Die Gerade Kl gibt den Geschwindigkeitsverlauf des gebremsten Fahrzeuges wieder. Die Geraden Kl und .O können als nachgebildete Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitskurven angesehen werden. Die Kurve KA gibt den typischen Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsverlauf des gebremsten und gleitenden Rades wieder. Die Kurve K4 zeigt, daß sich der Verlauf der Radgeschwindigkeit von der der Zuggeschwindigkeit mit zunehmender Verzögerung löst und zum Blockieren des Rades führt, da die zwischen dem Rad und z.B. der Schiene übertragbare Kraft immer geringer wird. Es muß daher die Bremskraft verringert werden. Da es keine praktikable Möglichkeit gibt, das Gleiten eines Rades durch Vergleich der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Radgeschwindigkeit festzustellen, wird hierzu die Verzögerung des Rades gemessen.

In Fig. 3 stellen die Kurven K'l und K'4 den differenzierten Verlauf der Geraden K2 bzw. der Kurve K4 in Fig. 2 und somit den Verlauf der Verzögerung des gebremsten Rades und des durch die Gerade K2 nachgebildeten Bewegungsablaufs wieder. Die Differentiation von K2 wird in der Hauptschalteinrichtung mittels des Differentiators 16 durchgeführt.

Durch die relative Lage der Geraden K2 zu der Kurve K4 werden zwei Zeitpunkte festgelegt, zu denen die Gleitschutzeinrichtung mittels der Hauptschalteinrichtung ansprechen soll, nämlich der Zeitpunkt 71, der Berührungspunkt zwischen der Geraden K2 und der Kurve K4 und der Zeitpunkt Γ2, der Schnittpunkt von K2 und K4. Zum Zeitpunkt 71 setzt der Gleitvorgang des gebremster, Rades ein. Bis zu diesem Zeitpunkt folgte die Spannung am Kondensator des Eniiadekreises 13 für steile Entladung der Generatorspannung.. Nun sinkt aber, wie die Kurve K4 zeigt, die Geschwindigkeit des gebremsten Rades und damit die Generatorspannung stark ab und der Kondensator des Entladekreises 13 entlädt sich nach der Geraden K2.

Die Verzögerung des Rades zum Zeitpunkt 71 ist in Fig. 3 mit bn (Nennansprechverzögerung) bezeichnet. Dieser Wert tritt theoretisch auch bei einer Differentiation der Kondensatorspannung, also der Geraden Kl auf, da die Gerade K2 die Kurve K4 zum Zeitpunkt 71 tangiert. Infolge des bei der Differentiation auftretenden Einschwingvorgangs erreicht die Kurve K'2 den Wert bn jedoch erst zu einem späteren Zeitpunkt. Es wird daher die gegenüber dem Zeitpunkt 71 um τ später auftretende Verzögerung beff (effektive Ansprechverzögerung) verwendet, um hiermit den Schaltverstärker 18 der Hauptschaltcin-

Kurve AU mit den Ein- und Ausschaltschwellen U-ein und t7-aus festgelegt. Die Ein- und Ausschaltschwellen können relativ zueinander so eingestellt werden, daß A {/-aus halb so groß wie 4{/-ein ist.

Durch die drehzahlabhängige Veränderbarkeit der Schaltschwellen des Schaltverstärkers 19 wird somit die durch die Hilfsschalteinrichtung erreichte Drehzahlüberwachung mit abnehmender Geschwindigkeit des gebremsten Rades empfindlicher, was eine weitere Sicherheit gegen das Blockieren des Rades ist.

In Fig. 6 sind die einzelnen Baugruppen in Fig. 1 durch gestrichelte Linien schematisch umrissen.

Das Signal des Generators GU, der an das zu überwachende Rad angekuppelt ist, wird durch einen schematisch dargestellten Diodenbrückengleichrichter Dl gleichgerichtet und gelangt über Dioden D2 und D3 auf einen Kondensator Cl des Entladekreises 13 für steile Entladung, über eine Diode D4 auf einen Kondensator C2 des Entladekreises 14 für flache

richtung zum Teitpunkt Tl + τ zu betätigen.

Die Rückschaltschwelle br des Schaltverstärkers bereitet keine Schwierigkeiten, wenn die Steilheit der Geraden Kl derart gewählt wird, daß sie die Kurve KA in einem Bereich schneidet, in dem in den meisten Fällen bereits wieder eine positive Beschleunigung auftritt, was sich am Eingang des Differentiators 16 als Spannungssprung auswirkt, wodurch der Schaltverstärker sofort zurückschaltet und über das ODER-Glied 20 und die Endstufe 21 die Bremsbetätigungsvorrichtung derart steuert, daß erneut gebremst wird. Zweckmäßigerweise wird für die Rückschaltschwelle br des Schaltverstärkers ein negativer Wert gewählt, so daß auch bei einer niedrigen positiven Verzögerung zum Zeitpunkt T2 die Rückschaltung gewährleistet ist.

Der erläuterte Vorgang setzt voraus, daß der Drehzahlverlauf des gebremsten und gleitenden Rades entsprechend der Kurve KA in Fig. 2 verläuft. Dieser

Verlauf ist zwar typisch, wie die Praxis gezeigt hat, 2° Entladung und über eine Diode D5 auf einen Konjedoch kann sich die Drehzahl des Rades auch ent- densator C3 des Entladekreises 15 zur Drehzahlnachsprechend der Kurve K5 in Fig. 4 verhalten. In die- bildung. Parallel zu dem Brückengleichrichter Dl ist sem Fall sinkt die gleichgerichtete Spannung des Ge- eine Zenerdiode D6 geschaltet. Die Kondensatoren

Cl, C2 und C3 Hegen mit ihrem einen Anschluß auf

»5 0 V.

Der Kondensator Cl wird von einer Koüistantstromquelle entsprechend der Geraden Kl in Fig· 2 entladen. Die Konstantstromquelle weist einen Transistor 71 auf, dessen Kollektor über eine Diode DS mit dem Kondensator Cl verbunden ist und dessen Emitter über einen Potentiometer Pl und einen Widerstand R3 an 0 V liegt. Die Diode DS dient dazu, den Kondensator Cl nicht unter eine Spannung ent-

. __ sprechend einer bestimmten Geschwindigkeit von

digkcit entfernt hat, wird mittels der erfindungsgemä- 35 z.B. 3 km/h zu entladen. Die Basis des Transistors ßen Hilfsschalteinrichtung 14,17,19 die Drehzahl des 71 ist mit einem Spannungsteiler veibunden, der zwi-Rades ständig überwacht. Die Hilfsschalteinrichtung " " " '—

weist in dem Entladekreis 14 für flache Entladung ebenfalls einen Kondensator auf, dessen Entladekurve O in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist. Falls die Drehzahl des Rades entsprechend der Kurve KS verläuft:, sinkt die gleichgerichtete Generatorspannung stark unter die des Kondensators des Entladekreises 14 und dieser entlädt sich entsprechend der

Geraden K3. Die Entladespannung des Entladekrei- 45 derstand A4 an einer Bezugsspannung UKef und ist ses 14 wird in dem Komparator 17jnit der Spannung außerdem mit dem Anschluß eines Verstärkers Vl,

nerators 11 nicht mehr unter die des Kondensators des Entladekreises 13 für steile Entladung ab. Dies hat zur Folge, daß die Kondensatorspannung der des Generators folgt, so daß der für die Betätigung des Schaltverstärkers 18 erforderliche Wert beff nicht erreicht wird. Die Hauptschalteinrichtung spricht damit nicht an.

Um zu verhindern, daß bei einem solchen Gleitvorgang mit geringer Verzögerung die Bremse nicht gelöst wird, obwohl sich die Drehzahl des gebremsten Rades erheblich von der synchronen Zuggeschwinsehen +14 V und 0 V liegt und der aus der Serienschaltung von Widerständen Rl und Ä2 sowie einer Diode D7 besteht.

Die an dem Transistor 71 auftretende Entladespannung wird mittels des Differentiators Ii differenziert, der aus einem Kondensator C4 und einem Widerstand RA besteht. Der Kondensator CA istmit dem Kondensator Cl verbunden und liegt über den Wi

ses p pg

des Entladekreises 13 verglichen. Die Differenz der beiden verglichenen Spannungen ist in Fig. 5 durch die Kurve A i/wiedergege*«*" ¹^ K KS ht A der als Komparator dient und den einen, invertierenden Eingang des Verstärkers bildet. Der Anschluß 2, der den anderen Eingang des Verstärkers bfldet, liegt

mit der Em Tn Stä: 1

übi OI aul un> ist.

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mit seinem Kollektor an +14 V, mit seiner Basis an dem Ausgang des Verstärkers Vl und mit seinem Emitter über einen Widerstand RS an der Basis des Transistors 7Ί. Weiterhin liegt der Ausgang des Verstärkers Vl über einen Widerstand R9 an +14 V. Das Ausgangssignal des Verstärkers Vl gelangt über das ODER-Glied 20 auf die Endstufe 21. Das ODER-Glied 20 weist zwei Dioden Z)IO und DIl auf, von denen die eine der Hauplschalteinrichtung und die andere der Hilfsschalteinrichtung zugeordnet

Wie bei der Hautpschalteinrichtung wird aueh bei der erfindungsgemäßen Hilfssehalteinrichtung 14,17, 19 der vom Generator 11 aufgeladene Kondensator C2 über eine Konstantstromquelle entladen, die einen Transistor 73 aufweist, dessen Basis mit einem Spannungsteiler verbunden ist, der zwischen + 14 V und 0 V liegt. Der Spannungsteiler besteht aus der Serienschaltung des Widerstandes KlO, der Diode DU und des Widerstandes All. Der Emitter des Transistors 73 ist mit einem Potentiometer P4 verbunden, mit dem der Entladestrom des Kondensators Cl eingestellt werden kann. Der Kollektor des Transistors T3 ist mit dem Kondensator Cl und außerdem mit einem Emitterwiderstand RIl eines Transistors 74 verbunden, dessen Basis mit dem Kondensator Cl verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 74 liegt über einen Widerstand Ä13, das Potentiometer P4 und einen Widerstand Ä14 an 0 V, sowie an der Basis eines Transistors 75, dessen Kollektor an 0 V und dessen Emitter über einen Widerstand Λ14 an +14 V hegt. Mit dem Emitter des Transistors 75 ist die Basis eines Transistors 76 verbunden, dessen Kollektor an einen Widerstand Λ15 angeschlossen ist und dessen Emitter über einen Widerstand Ä16 an 0 V liegt.

Die Konstantstromquelle und der Komparator 17, der die Transistoren 74, 75 und 76 umfaßt, wirken dadurch zusammen, daß der Strom, der auf Grund der Differenzspannung zwischen den Kondensatoren Cl und C2 durch RIl fließt, in den Emitterwiderstand von 73 zurückgespeist wird und so der Emitterstrom vermindert wird. Der an dem Widerstand Ä13, dem Potentiometer PA und dem Widerstand K14 entstehende Spannungsabfall ist proportional der Differenzspannung an den Kondensatoren Cl und CZ. Die Transistoren 75 und 76 dienen als Impedanzwandler- und Pegelumsetzerstufen.

Der Schaltverstärker 19 besteht aus einem Verstarker VL, der als Komparator dient, mit den Anschlüssen L, 2,3,4,5 und 6. Das Ausgangssignal des Komparators 17 tritt direkt am Kollektor des Transistors 76 auf, der mit dem invertierenden Eingang am Anschluß 1 des Verstärkers V2 verbunden fet. Dem anderen Eingang am Anschluß 2 ist em Widerstand. KLI vorgeschaltet. Die Anschlüsse 3und4des^erstarkers V2 liegen an +14 V bzw. 0 V. Der Ausgang am Anschluß 6 ist über einen Xondensatör Cömjt dem Anschluß 5 verbunden und außerdem führ tyom Ausgang eine Rückkopplungsschleife über eine, Diode X>13 und einen Widerstand R22 2umiEmgang, am, ^Schluß Z.

Der Eingang am Anschluß 2 liegt außerdem über einen Widerstand RlS und ein Potentiometer PS an 0 V.

Die Schaltschwelle, d.h. der Spannungswert, der am invertierenden Eingang des Verstärkers ^unterschritten werden muß, wird auf folgende Weise von der Amplitude des Generators 11 bestimmt: Über die Diode DS wird der Kondensator C3 geladen. Der Basis- und damit der Emitterstrom eines Transistors 77,

Ό dessen Basis über einen Widerstand R19 mit dem Kondensator C3 verbunden ist, hängt damit von der Spannung an dem Kondensator C3 sowie der Stellung eines Potentiometers Pd ab, die Basis des Transistors 77 liegt über das Potentiometer P6 und eine Diode

»5 D14 an 0 V. Der Emitter des Transistors 77 liegt über zwei Widerstände RIO und Ä21 an 0 V und sein Kollektor ist mit den Widerständen RlS und R21 verbunden. Ein weiterer Transistor 78 ist mit seinem Emitter mit dem Verbindungspunkt der Widerstände

R20 und RIl verbunden und liegt mit seinem Kollektor an 0 V und mit seiner Basis über einen Widerstand /?23 an + 14 V. Der Kollektor eines weiteren Transistors 79 ist mit der Basis des Transistors 78 verbunden, sein Emitter liegt an 0 V und seine Basis liegt

^Z5 einerseits über einen Widerstand /?24 an 0 V und ist andererseits über einen Widerstand RlS mit dem Ausgang des Verstärkers Vl bzw. dem Eingang des ODER-Gliedes 20 verbunden.

Wenn sich der Verstärker Vl noch in der Ruhelage befindet, leitet der Transistor 78, so daß der Emitterwiderstand des Transistors 77 nur der Widerstand RIO ist; dadurch wird erreicht, daß bei höheren Geschwindigkeiten die Schaltwelle des Verstärkers von der eingestellten Grundwelle unabhängig ist, die mit-

tels des Potentiometers P5 eingestellt werden kann. Kippt der Ausgang des Verstärkers Vl, so wird über den Transistor 79 der Transistor 78 gesperrt und der Emitterwiderstand des Transistors 77 somit verdoppelt. Hierdurch und auf Grund des Stromes über den

Widerstand Λ22 ergibt sich eine positive Rückkopplung. Der Rückschaltpunkt des Verstärkers kann z. B. auf die Hälfte des Einschaltwertes eingestellt werden. Die Größe der Geschwindigkeitsabhängigkeit kann an dem Potentiometer P5 eingestellt werden.

Die Ausgangssignale der Schaltverstärker 18 und 19 steuern über das ODER-Glied 20 die Endstufe 21, die drei Transistoren 710, 711 und 712 aufweist. Die Basis des Transistors 710 ist mit dem Ausgang des ODER-Gliedes 20 verbunden und liegt über einen

derstand

O V liegt über eilen Widerstand" außerdem mit der Basis ^" ¹^—

^Hierzu^JBlattZeicnmmgeii

Claims (1)

, ,, nootörs und dessen Kollektor mit dem Hilfskondensators un dem EmitterwU Patentansprüche:

1. Elektrische Gleitschutzeinnchtung fur ge
bremste Fahrzeugräder, insbesondere von gh>e

^Ä^zweUen Transistors (Γ4)
stand . WT£„enBasis mit dem Kondensator
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ladezeitkonstante verbu _ungsteiler

$£ M P-ntiai Null liegt.

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wird und über eine Konstantstromentladung

Se^wird,wobei dessen Entiadekurv^e

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tens des Rades eine Bremsbetatigung^yomcnmng.
insbesondere Gleitschutzrela«, verstarkejereg
steuert,dadurch gekennzeichnet daßanden

_Die Erfindun
_einrichtung fur

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