DE2306686B2 - Steuereinrichtung für Druckmittelbremsen, insbesondere für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Führersteuereinrichtung für elektrisch steuerbare Druckmittelbremsen, insbesondere für Schienenfahrzeuge, zur Abgabe der Druckmittelbremse zuzuführender elektrischer Digital-Steuersignale, deren Zeitdauer die Betätigungsstärke der Druckmittelbremse bestimmt, mit einem willkürlich verstellbaren Spannungsteiler.

Bei Druckluftbremsen von Schienenfahrzeugen ist es bekannt, die Druckluftbeaufschlagung der Bremszylinder direkt oder indirekt durch Magnetventile zu steuern, wobei die Erregungsdauer dieser Magnetventile die in die Bremszylinder eingesteuerte Druckhöhe bestimmt. Den Magnetventilen müssen daher elektrische Digital-Steuersignale zugeführt werden, deren Zeitdauer der einzustellenden Bremsstärke proportional ist Es ist bekannt, zum Erstellen der Digital-Steuersignale elektrische Kontakteinrichtungen vorzusehen, die vom Fahrzeugführer so lange zu betätigen sind, bis die jeweils gewünschte Bremswirkung erreicht ist Durch diese Betätigung wird der Fahrzeugführer jedoch stark belastet

Zum Entlasten des Fahrzeugführers wurden daher Einrichtungen geschaffen, an weichen der Fahrzeugführer die gewünschte Bremsstärke durch Einstellen eines Bremshebels in eine bestimmte Drehlage vorwählen kann und die dann selbsttätig die Zeitdauer der Digital-Steuersignale derart bemessen, daß die gewünschte Bremsstärke bzw. die dieser entsprechende Bremszylinder-Druckbeaufschlagung auch tatsächlich

is erreicht wird. Hierzu ist es beispielsweise gemäß der DE-PS 11105 904 bekannf, mittels des Bremshebels einen Druckregler derart einzustellen, daß dieser einen der gewünschten Bremsung entsprechenden Druck an einen die elektrische Kontakteinrichtung umfassenden, pneumatischen Dreidruckschalter abgibt Neben der Zuführung eines konstanten Bezugsdruckes muß dem Dreidruckschalter hierbei zu seiner Rückstellung der in einem für alle anderen maßgebenden Bremszylinder eingesteuerte Druck zugeführt werden; es ist also erforderlich, einen der im Fahrgestell des Fahrzeuges angeordneten Bremszylinder durch eine in der Praxis im allgemeinen lange und schwierig zu verlegende Steuerleitung mit dem nahe dem Führerstand angeordneten Dreidruckschalter zu verbinden. Der Bauaufwand dieser Anordnung ist groß und die Steuerleitung stellt ein zusätzliches Bauteil dar, das durch eventuelle Undichtigkeit die Betriebssicherheit der Bremse gefährden kann. Zum Beheben dieses Mangels wurden bereits Steuereinrichtungen geschaffen, bei welchen nahe des Dreidruckschalters ein in seiner Druckbeaufschlagung durch von den Digital-Steuersignalen betätigten Magnetventilen überwachter Behälter angeordnet ist, an welchen die vom Bremszylinder abgetrennte Steuerlei tung angeschlossen ist. Hierdurch ergibt sich jedoch ein zusätzlicher Bauaufwand.

Um prinzipiell den Umweg über pneumatische Einrichtungen zum Erstellen der Digital-Steuersignale zu vermeiden, ist es durch die DE-PS 1011454 weiterhin bekanntgeworden, für die Zeitbemessung der Digital-Steuersignale rein mechanische Zeit-Weg-Relais vorzusehen, bei welchen ein eingestellter Weg in eine für die Bremsdruckänderung maßgebende Zeitspanne umgesetzt wird. Die Mechanik des Zeit-Weg- Relais bedarf jedoch ständiger Wartung und Pflege, um stets ausreichend genau arbeiten zu können.

Weiterhin sind bereits Steuereinrichtungen für eleklropneumatische Druckluftbremsen bekannt, bei welchen mittels des Bremshebels ein elektrischer Spannungsteiler willkürlich verstellbar ist Die Steuerung erfolgt hierbei jedoch nicht durch digitale, sondern analoge elektrische Steuersignale, wie es beispielsweise die DE-PS 11 00 672 zeigt Es bereitet jedoch Schwierigkeiten, die analogen Steuersignale mit der erforderli- chen Genauigkeit durch einen in seiner Zusammensetzung wechselnden Zugverband zu übertragen. Es ist daher gemäß der DE-OS 16 05 280 auch bereits bekannt, die willkürlich am Spannungsteiler eingestellte Spannung in eine zugeordnete Kombination mehrerer

μ digitaler Steuersignale umzuwandeln, wobei die jeweilige Kombination der Steuersignale, nicht deren Zeitdauer, für den einzusteuernden Bremsdruck maßgebend ist. Hiermit ist jedoch keine stufenlose Steuerung der

Höhe des Bremsdruckes möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, weiche die Mängel der bekannten Steuereinrichtungen vermeidet, welche also bei einfachem Aufbau unter Vermeiden artfremder, also pneumatischer oder mechanischer Hilfsmittel gewährleistet, daß stets der jeweils an ihr eingestellten Bremsstärke entsprechende und zeitlich selbständig bemessene Digital-Steuersignale abgegeben werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch ein die Druck-Zeit-Abläufe der Druckmittelbremse elektrisch als Spannungs-Zeit-Abläufe nachbildendes, von den Digital-Steuersignalen bzw. diesen entsprechenden, elektrischen Steuersignalen betätigtes elektrisches Analogon, einen elektrischen Spannungs-Komparator zum Vergleich der am Spannungsteiler eingestellten und der am Analogon nachgebildeten Spanning und Steuermittel, welche bei Ungleichheit der beiden verglichenen Spannungen die Abgabe eines in Angleichrichtung auf das Analogon einwirkenden Digital-Steuersignals bewirken.

Die nach der Erfindung zweckmäßige, weitere Ausgestaltung der Führersteuereinrichtung kann den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Vom negativen Pol einer andererseits mit der Masse verbundenen Spannungsquelle 1 führt eine Leitung 2 zu einem Schaltkontakt 3, einem Endanschluß eines Spannungsteilers 4, zu einem Schaltkontakt 5 eines Relais 6 und zu zwei Schaltverstärkern 7 und 8. Der Abgriff 9 des Spannungsteilers 4 ist kinematisch mit einem von Hand in eine Lösestellung L oder innerhalb eines Bremsbereiches B einstellbaren Bremshebels 10 derart gekoppelt, daß er bei in Lösestellung L befindlichem Bremshebel die an dem mit der Leitung 2 verbundenen gegenüberliegenden, an Masse angeschlossenen Endanschluß des Spannungsteilers 4 anstehende Spannung abgreift.

Über eine weitere Kopplung 11 wird in dieser Stellung der ansonsten offene Schaltkontakt 3 geschlossen gehalten. Vom Abgriff 9 führt eine Leitung 12 über einen Schutzwiderstand 13 zu einem Eingang I eines von einem Widerstand 14 überbrückten Spannungs-Komparators 15.

Der Schaltkontakt 5 ist über einen einstellbaren Widerstand 16 mit einem Kondensator 17 und über einen weiteren Schutzwiderstand 18 mit dem zweiten Eingang II des Spannungskomparators 15 verbunden. Der andererseits an Masse angeschlossene Kondensator 17 ist über einen Schaltkontakt 19 eines Relais 20 und einen einstellbaren Widerstand 21 überbrückbar. Vom Ausgangsanschluß des Spannungs-Komparators 15 führt eine Leitung 22 zu den Schalteingängen der beiden Schaltverstärker 7 und 8. Falls an den beiden Eingängen I und II des Spannungs-Komparators 15 die gleiche Spannung ansteht, gibt er in die Leitung 22 kein Ausgangssignal, falls der Eingangsanschluß I negativer als der Eingangsanschluß II ist, ein negatives Ausgangssignal und bei umgekehrten Spannungsverhältnissen ein positives Ausgangssignal ab. Bei positivem Ausgangssignal in der Leitung 22 spricht nur der Schaltverstärker 8 an und verbindet die Leitung 2 mit seiner Ausgangsleitung 23, bei negativem Ausgangssignal in der Leitung 22 spricht dagegen nur der Schaltverstärker 7 an und verbindet die Leitung 2 mit seines' Ausgangsleitung 24. Bei keinem Ausgangssignal in der Leitung 22 sperren beide Schaltverstärker 7 und 8 ihre Ausgangsleitungen 23 bzw. 24 ab. Die Ausgangsleitung 23 führt zum Schaltkontakt 3 und zur andererseits an Masse angeschlossenen Erregungsspule des Relais 20, die Ausgangsleitung 24 zur andererseits ebenfalls an Masse angeschlossenen Erregungsspule der« Relais 6.

Das Relais 6 schließt bei Erregung seinen Schaltkontakt 5 sowie einen weiteren Kontakt 25, das Relais 20

lü schließt bei Erregung seinen Schaltkontakt 19 und öffnet einen weiteren Kontakt 26.

Der Kontakt 25 ist zwischen eine andererseits geerdete Spannungsquelle 27 und ein Bremskabel 28, der Kontakt 26 ist zwischen die Spannungsquelle 27 und ein Lösekabel 29 geschaltet Das Brems- und das Lösekabel 28 bzw. 29 durchziehen den ganzen Zugverband; sie dienen der Steuerung der an jedem Fahrzeug des Zugverbandes angeordneten, nachfolgend nur in ihren zum Verständnis der Funktion wesentlichen Teilen erläuterten Bremsanlage.

Jede Fahrzeugbremsanlage weist einen aus einer nicht dargestellten Druckluftquelle aufgeladenen Vorratsbehälter 30 auf, der über ein im unerregten Zustand geschlossenes Magnetventil 31 und eine Bremsdüse 32 an einen Bremszylinder 33 pneumatisch anschließbar ist

Über ein nur im erregten Zustand geschlossenes Magnetventil 34 und eine Lösedüse 35 ist der Bremszylinder 33 mit der Atmosphäre verbindbar.

Bei gelöster Bremse befindet sich der Bremshebel 10 in der Lösestellung L, der Schaltkontakt 3 ist geschlossen und der Abgriff 9 sowie die Leitung 12 führen Masse-Potential. Der Schaltkontakt 5 ist geöffnet und am Kondensator 17 herrscht, durch die Überbrückung mittels des infolge Erregung des Relais 20 über den Schaltkontakt 3 geschlossenen Schaltkontaktes 19 bedingt, beiderseits ebenfalls Masse-Potential. An beiden Eingangsanschlüssen I und II des Spannungs-Komparators 15 steht daher ebenfalls Masse-Potential an und die Leitung 22 führt kein Signal. Die Schaltverstärker 7 und 8 halten daher ihre Ausgangsleitungen 23 und 24 von der Leitung 2 abgetrennt und das Relais 6 ist unerregt, während das Relais 20, wie bereits erwähnt, über den Schaltkontakt 3 erregt ist Beide Kontakte 25 und 26 sind geöffnet, das Brems- und das Lösekabel 28 bzw. 29 sind spannungslos, das Magnetventil 31 ist geschlossen und das geöffnete Magnetventil 34 hält den Bremszylinder 33 in die Atmosphäre entleert.
Zum Bremsen wird der Bremshebel 10 in eine der

so gewünschten Bremsstärke entsprechende Stellung innerhalb des Bremsbereichs geschwenkt Der Schaltkontakt 3 wird dabei geöffnet, so daß das Relais 20 abfällt und seinen Schaltkontakt 19 öffnet sowie den Kontakt 26 schließt Dabei wird das Lösekabel 29 an die Spannungsquelle 27 angeschlossen, das Magnetventil 34 daher erregt und der Bremszylinder 33 von der Atmosphäre abgetrennt Über den vestellten Abgriff 9 wird dem Eingangsanschluß I des Spannungs-Komparators 15 ein negativeres Potential als bisher zugeführt, so daß dieser in die Leitung 22 ein negatives Ausgangssignal einspeist Der Schaltverstärker 7 spricht an und erregt über seine Ausgangsleitung 24 das Relais 6, dessen Kontakte 5 und 25 sich schließen. Das Bremskabel 28 führt daher Spannung und über das

hτ erregte, geöffnete Magnetventil 31 strömt Druckluft aus dem Vorratsbehälter 30 durch die Bremsdüse 32 in den Bremszylinder 33 ein, so daß die Fahrzeugbremsen betätigt werden. Die Bremsdüse 32 bestimmt dabei den

zeitlichen Verlauf des Druckanstieges im Bremszylinder 33. Gleichzeitig zu diesen Vorgängen wird der Kondensator 17 über den Schaltkontakt 5 und den Widerstand 16 einseitig an das negative Potential der Spannungsquelle 1 angelegt, so daß das an ihm und damit am Eingangsanschluß I! des Spannungs-Komparators IS herrschende Potential absinkt. Die Absinkgeschwindigkeit dieses Potentials ist durch entsprechende Einstellung des Widerstandes 16 derart auf den Druckanstieg im Bremszylinder 33 abgestimmt, daß zu dem Zeitpunkt, zu welchem im Bremszylinder 33 eine der am Bremshebel 10 eingestellten Bremsstärke entsprechende Druckhöhe erreicht ist, gerade das am Eingangsanschluß I des Spannungskomparators 15 herrschende Potential erreicht wird. Der Spannungs-Komparator 15 unterbricht daher zu diesem Zeitpunkt die Signalabgabe in die Leitung 22, so daß über den Schaltverstärker 7 das Relais 6 entregt wird und sich die Kontakte 5 und 25 öffnen. Am Kondensator 17 bleibt daher das zu diesem Zeitpunkt erreichte Potential und im Bremszylinder 33 durch Schließen des Magnetventils 31 der augenblicklich herrschende, der gewünschten Bremsstärke entsprechende Druck bestehen. Damit ist eine Bremsabschlußstellung erreicht; in der Zeichnung ist die Steuereinrichtung in dieser Stellung dargestellt.

Durch Verstellen des Bremshebels 10 in Entfernungsrichtung von der Lösestellung L kann die Bremsung des Fahrzeuges verstärkt werden; das Absinken der Spannung am Eingangsanschluß I des Spannungs-Komparators 15 hat dabei über den Schaltverstärker 7 jeweils ein derart zeitlich andauerndes Erregen des Relais 6 zur Folge, daß die am Eingangsanschluß II anstehende Spannung auf den gleichen Wert abgesenkt und der Druck im Bremszylinder 33 auf einen entsprechenden Wert gesteigert wird.

Zum teilweisen Lösen der Bremse wird der Bremshebel 10 innerhalb des Bremsbereiches B in Richtung zur Lösestellung L zurückgestellt. Dabei tritt am Eingangsanschluß I ein der Verstellung des Spannungsteilers 4 entsprechender Potentialanstieg auf, der den Spannungs-Komparator 15 veranlaßt, in die Leitung 22 ein positives Ausgangssignal einzusteuern. Der Schaltverstärker 8 erregt daher das Relais 20 und der Schaltkontakt 19 wird geschlossen, der Kontakt 26 geöffnet. Das Lösekabel 29 wird daher spannungslos, und über das entregte, sich öffnende Magnetventil 34 strömt Druckluft aus dem Bremszylinder 33 in die Atnosphäre ab. Die Geschwindigkeit der Druckabsenkung im Bremszylinder 33 ist dabei von der Lösedüse 35 bestimmt Gleichzeitig hierzu entlädt sich der Kondensator 17 über den Widerstand 21 und den Schaltkontakt 19, wobei seine Entladegeschwindigkeit durch entsprechende Einstellung des Widerstandes 21 auf die Entleergeschwindigkeit des Bremszylinder 33 abgestimmt ist Sobald durch das Entladen des Kondensators 17 das am Eingangsanschluß II des Spannungs-Komparators 15 anstehende Potential auf die am Eingangsanschluß I anstehende Spannung angestiegen ist, unter-

is bricht der Spannungs-Komparator die Signalabgabe in die Leitung 22, und der Schaltverstärker 8 entregt das Relais 20. Damit wird durch Öffnen des Schaltkontaktes 19 die Entladung des Kondensators 17 und durch Schließen des Kontaktes 26 und Erregen des Magnetventils 34 die Entleerung des Bremszylinders 33 unterbrochen und es ist die neue, schwächere Bremsstufe erreicht

Zum vollen Lösen wird der Bremshebel 10 in die Lösestellung L geschwenkt und damit durch Schließen des Schaltkontaktes 3 das Relais 20 unabhängig vom Schaltverstärker 8 ständig erregt Der Kondensator 17 wird daher vollständig entladen und der Bremszylinder 33 ganz entleert.

Damit ist die Bremse wieder gelöst

Die Steuervorrichtung steuert also selbsttätig in das Brems- und das Lösekabel durch zeitweiliges Anlegen an die Spannungsquelle 27 beim Verstellen des Bremshebels 10 derartige elektrische Digital-Steuersignale ein, daß durch Erregen der Magnetventile 31 und 34 über zeitlich entsprechende Zeitspanne in den Bremszylinder 33 stets eine der jeweiligen Einstellung des Bremshebels 10 entsprechende Druckhöhe eingesteuert wird.
Es ist möglich, bei Vertauschen der Schaltverstärker 7 und 8 die Spannungsquelle 1 umzupolen oder anstelle des Spannungskomparators und gegebenenfalls zusätzlich der Schaltverstärker 7 und 8 ein polarisiertes Relais zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Führersteuereinrichtung für elektrisch steuerbare Druckmittelbremsen, insbesondere für Schienenfahrzeuge, zur Abgabe der Druckmittelbremse zuzuführender elektrischer Digital-Steuersignale, deren Zeitdauer die Betätigungsstärke der Druckmittelbremse bestimmt, mit einem willkürlich verstellbaren Spannungsteiler, gekennzeichnet durch ein die Druck-Zeit-Abläufe der Druckmittelbremse elektrisch als Spannungs-Zeit-Abläufe nachbildendes, von den Digital-Steuersignalen bzw. diesen entsprechenden elektrischen Steuersignalen betätigtes elektrisches Analogon, einen elektrischen Spannungskomparator (15) zum Vergleich der am Spannungsteiler (4) eingestellten und der am Analogon nachgebildeten Spannung und Steuermittel, welche bei Ungleichheit der beiden verglichenen Spannungen die Abgabe eines in Angleichrichtung auf das Analogon einwirkenden Digital-Steuersignals bewirken.

2. Führersteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Analogon einen Kondensator (17) aufweist, dem in Abhängigkeit von den Digital-Steuersignalen Ladung zu- oder abführbar ist.

3. Führersteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schalter (Schaltkontakte 5 und 19) vorgesehen sind, deren einer (5) in eine einen Ladewiderstand (16) aufweisende Leitung vom Kondensator zu einer Spannungsquelle (1) und deren anderer (19) in eine einen Entlade-Widerstand (21) aufweisende, den Kondensator (17) überbrückende Leitung eingeordnet ist.

4. Führersteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (Schaltkontakte 5 und 19) in Abhängigkeit von den Digital-Steuersignalen betätigbar sind.

5. Führersteuereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lade- und der Entlade-Widerstand (16 und 21) einstellbar sind.

6. Führersteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungs- Komparator (17) Schaltverstärker (7 und 8) zum Erstellen der Digital-Steuersignale nachgeschaltet sind.

7. Führersteuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs-Komparator als polarisiertes Relais ausgebildet ist.