DE2348949B2 - Vergleichende einrichtung zum erfassen und regeln der drehzahldifferenzen von fahrzeugraedern an schienenfahrzeugen zur gleitschutzregelung - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs genannten Art in Verwendung zur Gleitschutzregelung so zu verbessern, daß der Bremsweg für ein Schienenfahrzeug mit vier Achsen in zwei Drehgestellen bei schlechtem Schienenzustand noch verkürzt wird. . ...

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Gleitschutzregelung bei Betätigung des jeweiligen Schaltorgans in an sich bekannter Weise das Lösen einer Bremse im betreffenden Drehgestell erfolgt, wobei zusätzlich die Drehzahl der schneller laufenden Achse des einen Drehgestells mit der Drehzahl der schneller laufenden Achse des anderen Drehgestells verglichen wird, und bei Überschreiten der Drehzahldifferenz dieser beiden schneller laufenden Achsen um einen vorgegebenen Betrag das dem Drehgestell mit der langsamer laufenden Achse zugeordnete Schaltorgan betätigt wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß die am langsamsten laufende Achse im Wagen um den doppelten zugelassenen Betrag langsamer laufen kann als die schnellste Achse im Wagen, wodurch der

Reinigungseffekt an der Schiene noch verbessert wird

pje erfindungsgemäße Einrichtung, in der von einem prehzahlsensor an jeder Achse zum Erzeugen einer ^.gjgahlproportionalen elektrischen Größe, je einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich der elektrischen Größen der beiden Drehzahlsensor~n eines Dreh gestells, wobei die Ausgänge der Vergleichseinrich- tungen mit den Schaltorganen wirkverbunden sind, auszugehen ist, ist gemäß einem weiteren Merkmal dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltorgane als elektrisch gesteuerte Ventile zum Lösen der Bremse im jeweiligen Drehgestell ausgebildet sind, daß die Prehzahlsensoren je eines Drehgestells zusätzlich an Gatter angeschlossen sind, deren Ausgänge das jeweils größere der beiden Eingangssignale durchlassen und mit Eingängen eines Differenzgliedes verbunden sind, das seinen Eingängen zugeordnete Ausgänge aufweist und bei einer vorbestimmten Differenz zwischen den Eingangssignalen jeweils denjenigen Ausgang mit einem Signal beaufschlagt, der dem Eingang mit dem niedrigeren Eingangssignal zugeordnet ist, und dessen Ausgänge mit demjenigen elektrisch gesteuerten Ventil verbunden sind, das demjenigen Drehgestell zugeordnet ist, von dem das niedrigere Eingangssignal zum Differenzglied herrührt.

An Hand eines Ausführungsbeispiels ist die Erfindung näher erläutert worden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Bremsanlage und

Fig? ein Schaltschema für eine elektronische Gleitschutzregelung.

Ein Steuerventil STV regelt während eines Bremsvorgangs die Zufuhr von Druckluft von einem Hilfsluftbehälter HB zu zwei Bremszylindern BZ1 und BZ2 in Abhängigkeit des Druckunterschiedes zwischen den Drücken in einer Bremsleitung BL und einem Steuerluftbehä'ter SB. Ebenso regelt das Steuerventil STV während des Lösens der Bremsen die Entlüftung der Bremszylinder BZi und BZ2 in Abhängigkeit des Druckunterschiedes zwischen den Drücken in der Bremsleitung BL und dem Steuerluftbehälter SB. In die Zufuhr der Druckluft zwischen dem Steuerventil STV und den Bremszylindern BZi und BZ 2 sind jeweils ein Absperrhahn Λ 1 bzw. A 2 sowie ein Elektromagnetventil Vl bzw. V2 geschaltet. Einem elektronischen Gleitschutzregler EG werden die von Achsgeneratoren Ml bis M 4 erzeugten Signale zur weiteren Verarbeitung zugeführt. In Abhängigkeit von den zugeführten Signalen werden am Ausgang des elektronischen Gleitschutzreglers EG zwei die Elektromagnetventile Vl und V2 steuernde Signale erzeugt. Mit den Elektromagnetventilen Vl und V2 wird die Entlüftung der Bremszylinder BZ1 bzw. BZ 2 gesteuert.

Die von den vier Achsgeneratoren Ml bis M 4 erzeugten Wechselspar.nungssignale werden jeweils Gleichrichtern GRX bis GR 4 zugeführt. Die am Ausgang der Gleichrichter GR1 und GR 2 anstehenden Gleichsspannungssignale, deren Amplitude der Achsdrehzahl der beiden Achsen im einen Drehgestell proportional ist, werden einem Differenzgüed mit Schwellwertvcrhalten DSl zugeführt. Dieses Differenzgüed DS1 gibt ein Ausgangssignal ab, wenn sich die beiden an seinen Eingängen anstehenden Signale um einen eingestellten Betrag unterscheiden. Das Ausgangssignal schaltet über ein ODER-Gatter G 13 und ein nachgeschalteles ODER-Gatter G 5 nach Verstärkung in einem Verstärker VEl das Elektroventil Vl. Je nachdem ob das Elektromagnetventil V1 mit Arbeits-Rnhestrom arbeitet, wird in die Ansteuerung des Elektromagnetventil Vi noch ein Inverter /NVl geschaltet. Ebenso werden die am Ausgang der Gleichrichter CA 3 und GR 4 anstehenden Gleichspannungssignale, deren Amplitude der Achsdrehzahl der beiden Achsen im anderen Drehgestell proportional ist, einem zweiten Differenzgüed mit Schwellwertverhalten DS 2 zugeführt In völliger Analogie gibt dieses Differenzglied DS 2 ein Ausgangssignal ab, wenn sich die beiden an seinen Eingängen anstehenden Signale um einen eingestellten Wert unterscheiden. Dieses Ausgangssignal schaltet über ein ODER-Gatter G14 und ein nachgeschaltetes ODER-Gatter G 6 nach Verstärkung in einem Verstärker V£2 das Elektromagnetventil V 2. Auch hier ist — je nachdem ob das Elektromagnetventil V 2 mit Arbeits- oder Ruhestrom arbeitet — in die Ansteuerung des Elektromagnetventils noch ein Inverter IN V2 geschaltet

Die von den Achsgeneratoren M1 und M 2 im ersten Drehgestell erzeugten, drehzahlabhängigen Signale werden über ein ODER-Gatter G ti zusammengefaßt und auf den ersten Eingang eines Differenzgliedes mit Schwellwertverhalten DS 3 geführt. Ebenso werden die von den Achsgeneratoren M3 und M4 im zweiten Drehgestell erzeugten, drehzahlabhängigen Signale über ein ODER-Gatter G 12 zusammengefaßt und auf den zweiten Eingang des Differenzgliedes DS3 geführt. Durch die ODER-Gatter G 11 und G 12 wird jeweils das von der schneller laufenden Achse in den beiden Drehgestellen gelieferte Signal an die zugeordneten Eingänge des Differenzgliedes DS 3 geführt.

Das Differenzgüed DS3 weist zwei Ausgänge auf. Ein Ausgangssignal erscheint — falls die beiden Eingangssignale sich um einen eingestellten Wert unterscheiden — jeweils an dem Ausgang, dem das Eingangssignal mit dem kleineren Pegel zugeordnet ist. Der erste Ausgang steuert über das ODER-Gatter G13, das ODER-Gatter G 5 und den Verstärker VEl das Elektromagnetventil Vl an. Der zweite Ausgang steuert über das ODER-Gatter G 14, das ODER-Gatter G 6 und den Verstärker VE2 das Elektromagnetventil V2 an. Gegebenenfalls können auch hier die Signale mittels der Inverter INV1 und INV2 invertiert werden.

Die von den beiden Achsgeneratoren M1 und M 2 im ersten Drehgestell gelieferten Signale werden nach erfolgter Gleichrichtung Differenz-Pegelschaltern D 1 bzw. D 3 zugeführt, die auf die ansteigende Flanke des Signals, d. h. auf eine Drehzahlzunahme ansprechen. Beide Signale werden über ein ODER-Gatter G 7 zusammengefaßt und über ein nachgeschaltetes ODER-Gatter G 9 auf den Λ-Eingang eines bistabilen Schalters FFl geführt. In gleicher Weise werden die von den Achsgeneratoren M 3 und M 4 im zweiten Drehgestell gelieferten und gleichgerichteten Signale auf ansteigende Signalflanken ansprechenden Differenz-Pegelschaltern D 5 bzw. D 7 zugeführt und über ein ODER-Gatter G 8 zusammengefaßt. Der Ausgang des ODER-Gatters G 8 wird über ein nachgeschaltetes ODER-Gatter G10 auf den Λ-Eingang eines bistabilen Schalters FF2 geführt.

Die von den beiden Achsgeneratoren M1 und M 2 im ersten Drehgestell erzeugten Signale werden weiterhin nach erfolgter Gleichrichtung Differenz-Pegelschaltern D 2 bzw. D 4 zugeführt, die auf die abfallende Flanke des angebotenen Signals, d. h. auf eine Drehzahlabnahme, ansprechen. Beide Signale werden über ein ODER-Gatter G 3 zusammengefaßt und zum einen auf den B-Eingang des bistabilen Schalters FFl und zum anderen über ein Zeitglied Zl auf den Λ-Eingang des

bistabilen Schalters FFl geführt. Ebenso werden die von den beiden Achsgeneratoren M 3 und M 4 im zweiten Drehgestell erzeugten Signale nach erfolgter Gleichrichtung auf die abfallenden Signalflanken ansprechenden Differenz-Pegelschaltern D 6 bzw. D8 zugeführt. Die von den Differenz-Pegelschaltern D6 und DS gelieferten Signale werden über ein ODER-Gatter G 4 zusammengefaßt und zum einen direkt dem ß-Eingang des bistabilen Schalters FF2 und zum anderen über ein Zeitglied Z2 dem Λ-Eingang des bistabilen Schalters FF2 zugeführt. Die Differenz-Pegelschalter D2 bis DS sprechen nur an, wenn die Drehzahlabnahme einen vorgegebenen Wert übersteigt. Der ß-Ausgang des bistabilen Schalters FFI steuert über das ODER-Gatter G 5 und den Verstärker VEX das Elektromagnetventil Vl an. In gleicher Weise steuert der ß-Ausgang des bistabilen Schalters FF2 über das ODER-Gatter Gb und den Verstärker VE2 das Elektromagnetventil V 2 an.

Die Speisung des elektronischen Gleitschutzreglers EG erfolgt aus der Wagenbatterie Bat über einen zwischengeschalteten Tiefpaß TPund einen Stabilisator STX, der die Spannung der Wagenbatterie auf 18 V stabilisiert. Zwischen den Tiefpaß TP und den Stabilisator ST\ sind in Reihe zwei elektronische Schalter SK1 und SK 2 geschaltet. Die beiden elektronischen Schalter SK 1 und SK 2 werden von Pegelschaltern PSl und PS 2 angesteuert, die ihrerseits über ODER-Gatter G 1 und G 2 von den Ausgängen der Gleichrichter GRX bis GR 4 angesteuert werden. Der Pegelschalter PSX spricht auf einen niedrigen Pegel, d. h. auf eine niedrige Achsdrehzahl, an, so daß am Punkt 5 der Schaltstrecke bereits bei niedriger Wagengeschwindigkeit die Batteriespannung abgegriffen werden kann. Dagegen spricht der Pegelschalter PS2 erst bei einem höheren Signalpegel an, so daß die für die Speisung des elektronischen Gleitschutzregiers EG verantwortliche, stabilisierte Spannung von 18 V erst bei einer höheren Wagengeschwindigkeit ausgegeben wird. Der Pegelschalter PS2 kann durch Anlegen einer Spannung am Δ U-Eingang so lange gesperrt werden, bis die von den Achsgeneratoren MX bis M4 gelieferten Signalspannungen die am dOEingang anliegende Spannung übersteigen.

Die sich aus dem Aufbau des elektronischen Gleitschutzregiers EG ergebende Wirkungsweise ist folgende:

Beim Anfahren des Wagens sind die Bremsen gelöst. Solange der Wagen beschleunigt wird, erzeugen die Achsgeneratoren MX bis MA ein Signal mit wachsendem Pegel so daß über die Pegelschalter PS X und PS 2 nacheinander die elektronischen Schalter SK i und SK 2 betätigt werden, wodurch schließlich die Spannungsversorgung für die elektronische Gleitschutzregelung EG eingeschaltet wird. Sofern der Wagen nunmehr weiter beschleunigt wird, erzeugen die auf ansteigende Signalflanken ansprechenden Differenz-Pegelschalter D I, D 3, D 5, D 7 ein Signal, welches Ober die ODER-Gatter G 7, G 9 bzw. G8, GIO die Λ-Eingänge der bistabilen Schalter FFl und FF2 beaufschlagt, so daß die B-Ausgänge keine die Elektromagnetventile VI bzw. V2 betätigenden Signale liefern können. Die Elektromagnetventile Vl und V 2 werden somit in einer Lage gehalten, die es dem Wagenführer erlaubt, die Achsen in jedem Fall abzubremsen. Dies ist von Bedeutung, wenn die Achsen angetrieben sind und ein Schleudern derselben auftritt. Wird nun durch Absenken des Druckes in der

Bremsleitung BL ein Bremsen des Wagens eingeleitet, so fällt der von den Achsgeneratoren MX bis MA erzeugte Signalpegel ab. Ist die Verminderung des Signalpegels größer als dies der maximal möglichen Verzögerung der Wagengeschwindigkeit entspricht, so sprechen einer oder mehrere der Differenz-Pegelschalter D2, DA, D6 oder D8 an und setzen über die ODER-Gatter G 3 und/oder G 4 die bistabilen Schalter FFl und/oder FF2 in die ß-Stellung. Das am B-Ausgang der bistabilen Schalter FFl und/oder FF2 anstehende Signal schaltet über das ODER-Gatter G 5 und/oder Gb und die Verstärker VEX und/oder VE 2 die Elektromagnet ventile VI und/oder V 2, wodurch die Bremse in dem Drehgestell gelöst wird, in dem die unzulässige Achsverzögerung auftritt Gleichzeitig mit dem Schalten des bistabilen Schalters FFl und/oder FF2 wird das Zeitglied ZX und/oder Z2 in Funktion gesetzt. Das Zeitglied ZX und/oder Z 2 setzt nach einer einstellbaren Zeit den bistabilen Schalter FFl und/oder FF2 über das ODER-Gatter G 9 und/oder G10 in die ^-Stellung zurück, wodurch kurzfristig das Betätigen des Elektromagnetventils Vl und/oder V 2 aufgehoben wird. Steht das durch die Differenz-Pegelschalter D 2, DA, Db oder DS registrierte, unzulässige Verzögerungssignal noch an, so beginnt der vorstehend beschriebene Vorgang von neuem.

Weisen die von den Achsgeneratoren M1 und M 2 im ersten Drehgestell erzeugten Signale in ihren Pegeln einen Unterschied auf, der einen zugelassenen Wert überschreitet, so wird von dem Differenzglied DS X über die ODER-Gatter G 13, G 5 und den Verstärker VEl das Elektromagnetventil V1 betätigt Es wird dadurch der Bremszylinder BZ1 entlüftet und die Bremskraft so lange reduziert, bis der Unterschied zwischen den von den Achsgeneratoren MX und M2 festgestellten Achsdrehzahlen wieder in dem zulässigen Bereich liegt.

Der gleiche Vorgang spielt sich bezüglich des zweiten Drehgestells ab. Wenn hier die von den Achsgeneratoren M 3 und MA erzeugten Signalpegel sich um einen vorgegebenen Betrag unterscheiden, dann schaltet das Differenzglied DS2 über die ODER-Gatter G14, G 6 und den Verstärker VE 2 das Elektromagnetventil V2 so lange, bis der Unterschied zwischen den von den Achsgeneratoren M 3 und MA festgestellten Achsdrehzahlen wieder in dem zulässigen Bereich liegt.

Schließlich wird über die ODER-Tore G11 bzw. G12 das von der schneller laufenden Achse in jedem Drehgestell gelieferte Signal an die beiden Eingänge des Differenzgliedes DS 3 gegeben. Das Differenzglied DS 3 liefert nur dann ein Signal an einem seiner beiden Ausgänge, wenn sich die an den Eingängen anstehenden Signale um einen bestimmten Betrag unterscheiden. Das Ausgangssignal erscheint an jenem Ausgang, der dem Eingang mit dem kleineren Signal zugeordnet ist Wenn also die schnellere der beiden Achsen im ersten Drehgestell langsamer läuft als die schnellere der beiden Achsen im zweiten Drehgestell, so erfolgt ein Betätiger des Elektromagnetventils Vl über die ODER-Gattei G13. G 5 und den Verstärker VEI. Die Bremse inersten Drehgestell wird so lange gelöst, bis sich die Geschwindigkeit der schneller laufenden Achse in* ersten Drehgestell um einen vorgegebenen Betrag dei Geschwindigkeit der schneller laufenden Achse in zweiten Drehgestell angenähert hat

Auf diese Weise wird nicht nur ein Schlupf zwischei den Achsen in jedem Drehgesteil für sich, sondern aucl noch ein Schlupf zwischen den schneller laufendei Achsen beider Drehgestelle zugelassen. Nur eine Achsi

läuft am schnellsten. Alle anderen Achsen weisen gegenüber dieser Achse eine Schlupfdrehzahl auf. Hierdurch ergibt sich ein optimaler Bremsweg für den gebremsten Wagen bei schlechtem Schienenzustand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vergleichende Einrichtung zum Erfassen und Regeln der Drehzahldifferenzen von Fahrzeugrädern an Schienenfahrzeugen mit vier Achsen in zwei Drehgestellen, wobei jedes Drehgestell mit einem die Drehzahlen der beiden sich in diesem Drehgestell befindenden Achsen beeinflussenden Schaltorgan versehen ist, und wobei die Drehzahlen der Achsen in jedem Drehgestell miteinander verglichen werden und bei Oberschreiten der Drehzahldifferenz der Achsen eines Drehgestells um einen vorgegebenen Betrag das jeweilige Schaltorgan betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gleitschutzregelung bei Betätigung des jeweiligen Schaltorgans in an sich bekannter Weise das Lösen einer Bremse im betreffenden Drehgestell erfolgt, wobei zusätzlich die Drehzahl der schneller laufenden Achse des einen Drehgesteüs mit der Drehzahl der schneller laufenden Achse des anderen Drehgestells verglichen wird, und bei Überschreiten der Drehzahldifferenz dieser beiden schneller laufenden Achsen um einen vorgegebenen Betrag das dem Drehgestell mit der 2s langsamer laufenden Achse zugeordnete Schaltorgan betätigt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, mit einem Drehzahlsensor an jeder Achse zum Erzeugen einer drehzahlproportionalen elektrischen Größe, mit je einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich der elektrischen Größen der beiden Drehzahlsensoren eines Drehgestells, wobei die Ausgänge der Vergleichseinrichtungen mit den Schaltorganen wirkverbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltorgane als elektrisch gesteuerte Ventile (Vl bzw. V 2) zum Lösen der Bremse im jeweiligen Drehgestell ausgebildet sind, daß die Drehzahlsensoren CMl, M 2 bzw. M 3, M 4) je eines Drehgestells zusätzlich an Gatter CG 11 bzw. G12) angeschlossen sind, deren Ausgänge das jeweils größere der beiden Eingangssignale durchlassen und mit Eingängen eines Differenzgliedes CDS 3) verbunden sind, das seinen Eingängen zugeordnete Ausgänge aufweist und bei einer vorbestimmten Differenz zwischen den Eingangssignalen jeweils denjenigen Ausgang mit einem Signal beaufschlagt, der dem Eingang mit dem niedrigeren Eingangssignal zugeordnet ist, und dessen Ausgänge mit demjenigen elektrisch gesteuerten Ventil (Vl bzw. so V 2) verbunden sind, das demjenigen Drehgestell zugeordnet ist, von dem das niedrigere Eingangssignal zum Differenzglied COS 3) herrührt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Ausgänge des ss Differenzgliedes CDS 3) über je ein weiteres Gatter (G 13 und G14) dem jeweiligen elektrisch gesteuerten Ventil (Vl bzw. V2) zugeordnet ist, wobei jeweils der zweite Eingang dieses Gatters (G bzw. G14) mit dem Ausgang der Vergleichseinrich- oo tung (DS 1 bzw. DS 2) verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor durch einen Achsspannungsgenerator (Ml; M2; MS; MA) und die Vergleichsvorrichtung durch ein auf einen hs Schwellwert eingestelltes Differenzglied (DS I bzw. DS 2) gebildet sind.

Die Erfindung betrifft eine vergleichende Einrichtung zum Erfassen und Regeln der Drehzahldifferenzen von Fahrzeugrädern an Schienenfahrzeugen mn vier Achsen in zwei Drehgestellen, wobei jedes Drehgestell mit einem die Drehzahlen der beiden sich in diesem Drehgestell befindenden Achsen beeinflussenden Schaltorgan versehen ist, und wobei die Drehzahlen der Achsen in jedem Drehgestell miteinander verglichen werden und bei Oberschreiten der Drehzahldifferenz der Achsen eines Drehgestells um einen vorgegebenen Betrag das jeweilige Schaltorgan betätigt wird.

Es ist eine derartige Einrichtung aus der GB-PS 6 39 004 bekannt, dort wird ebenfalls die Drehzahldifferenz der beiden sich in einem Drehgestell befindenden Achsen festgestellt, und sobald diese um einen vorgegebenen Betrag überschritten wird, die Drehzahlen der beider, sich im jeweiligen Drehgestell befindenden Achsen gleichzeitig über ein diesem _Drehgestell zugeordnetes Schaltorgan beeinflußt werden Da es sich im gegebenen Fall um eine Schleuderschutzvorrichtung handelt, wird jeweils der Antrieb der beiden Achsmotoren über das Schaltorgan unterbiochen.

Es ist ferner bekannt, daß beim Bremsen der Rader eines Schienenfahrzeuges bei schlechtem Schienenzustand diese Räder blockieren und auf der Schiene gleiten Dies führt einmal zu einer Beschädigung der Räder und zum anderen zu einem verlängerten Bremsweg Anderseits hat es sich herausgestellt, daß bei schlechtem Schienenzustand eine gewisse zugelassene Schlupfdrehzahl der Räder den Bremsweg verbessert, da durch das schlüpfende Rad die Oberfläche der Schiene in gewissem Maße gereinigt wird. Um diesen Effekt zu erzielen ist es üblich, zwischen den einzelnen Achsen eine Relativdrehzahl zuzulassen, wie es beispielsweise aus der US-PS 36 40 586 bekannt ist. indem die Drehzahlen der einzelnen Achsen gemessen und mit einer Referenzdrehzahl verglichen werden, und beim Überschreiten der Drehzahldifferenz um einen vorgegebenen Betrag die Bremse an der jeweils langsamer laufenden Achse so lange löst, bis sich die Drehzahl der langsamer laufenden Achse an die Referenzachse wieder angeglichen hat. Die Geschwindigkeiten der einzelnen Achsen können sich dabei lediglich um den vorgegebenen Betrag unterschei-