DE2728020A1

DE2728020A1 - Zugeinrichtung zum antrieb, insbesondere dieselhydraulischen antrieb von schienengebundenen bahnen des untertagebergbaus

Info

Publication number: DE2728020A1
Application number: DE19772728020
Authority: DE
Inventors: Edmund Dipl Ing Doerr
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1977-06-22
Filing date: 1977-06-22
Publication date: 1979-01-18
Also published as: DE2728020C2; FR2395175B1; FR2395175A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zugeinrichtung zum Antrieb, insbesondere dieselhydraulischen Antrieb von schienengebundenen Bahnen des Untertagebergbaus, die einem zwangsgeführten aus aneinandergekoppelten Wagen bestehenden Zug zugeordnet ist und bei der die Antriebsleistung über die im Antriebsaggregat angeordneten Reibräder eines Triebwerkes auf die Schiene bzw. die Schienen und/oder eine zwischen den Schienen verlegte Zahnstange übertragen wird.

Derartige schienengebundene Bahnen dienen im untertägigen Bergbau vor allem dem Material- und Personentransport. Dabei unterscheidet man sogenannte Einschienenhängebahnen, bei denen die zur Aufnahme von Material oder Personen vorgesehenen Behälter bzw. Wagen an einer am Ausbau aufgehängten Einzelschiene bewegt werden, und andererseits Schienenflurbahnen, bei denen die Wagen auf leicht verlegbaren, meist 1,5 m langen Schienenrecks gezogen bzw. gedrückt werden. Da derartige Bahnen in der Nähe des Abbaus nicht nur söhlig, sondern auch in geneigten Strecken sowie durch scharfe Kurven betrieben werden, verfügen die Schienenflurbahnen über Zwangsführungen, die einen entsprechenden Betrieb sicherstellen. Während die Einschienenhängebahn, insbesondere bei ungünstigen Liegendverhältnissen vorteilhaft eingesetzt werden kann, wird die Schienenflurbahn vor allem da eingesetzt, wo durch die Verformungen des Ausbaus eine einwandfreie Verlegung der Einschienenhängebahnschienen nicht mehr möglich ist.

809883/0072

Zur besseren Überwindung von Steigungen sind sowohl für die Einschienenhängebahnen wie auch für die Schienenflurbahnen Zugmaschinen und Fahrgleise mit Zahnstangen entwickelt worden. Gleichzeitig ermöglichen derartige Einrichtungen eine Erhöhung der Antriebsleistung und damit eine Erhöhung der zu transportierenden Lasten. Eine solche Schienenflurbahn mit Zahnstange ist aus der DT-OS 23 65 635.1 bekannt. Die dort beschriebene Zugmaschine verfügt über zwei Hydraulikmotoren mit Antriebsritzeln, die jeweils an den beiden Enden des Antriebsteiles der Zugmaschine angeordnet sind. An beide Seiten vorgehängt ist eine lösbar mit dem Antriebsteil verbundene Führungskanzel. Im Antriebsteil der Zugmaschine ist ein Dieselmotor sowie die hydraulische Einrichtung für den Betrieb der Hydraulikmotoren untergebracht. Auch bei dem beschriebenen System muß die gesamte Leistung des Eigenantriebes an den Antriebsrädern auf die Schiene bzw. auf die Zahnstange gebracht werden. Dies ist insbesondere bei Einschienenhängebahnen schwierig, bei denen die Antriebsleistung auf die senkrechten Stege des Doppel-T-Profils der Schiene über Treibräder übertragen werden muß. Die Erfindung beschäftigt sich daher auch im wesentlichen mit den Einschienenhängebahnen und mit der Verbesserung der für diese vorgesehenen Antriebe. Die Zugmaschinen von Einschienenhängebahnanlagen entsprechen im wesentlichen denen der Schienenflurbahnen. Auch hier ist der Eigenantrieb dem aus mehreren Hubbalken mit Behältern zusammengesetzten Zug vor- bzw. nachgeschaltet. Die

809883/0072

gesamte Leistung des Eigenantriebes wird an ihren Antriebsrädern auf die Schiene aufgebracht. Hierbei ist besonders nachteilhaft, daß an den Reibrädern hohe Anpreßkräfte erforderlich sind, um das notwendige hohe Drehmoment auf die Schiene zu übertragen. Dadurch walzen die Schienen aus und können durch Bruch unbrauchbar werden. Zur Vermeidung zu hoher Anpreßkräfte ist man dazu übergegangen, die Reibräder paarig anzuordnen. Hierfür ist jedoch ein aufwendiges Differentialgetriebe zwischen beiden Rädern erforderlich, das kostenaufwendig ist und zusätzliche Wartung bedarf. Bei Verwendung von Zahnstangen auf den Schienen kann die Antriebskraft vergrößert werden, was üblicherweise eine Vergrößerung des Dienstgewichtes nach sich führt. Dies ist mit dem Nachteil verbunden, daß der einzelne Abschnitt der Schiene einer zusätzlichen Biegebelastung unterworfen ist, so daß zur Vermeidung einer zu großen Biegebelastung die Zugmaschinen zusätzlich verlängert werden müssen. Der Schiebeverkehr einer Einschienenhängebahn ist deshalb nicht möglich, weil dann Querkräfte in den Schienen auftreten, die zu Verbiegungen führen. Auf dem nachgiebigen bzw. beweglichen Schienenstrang kann aber nicht verzichtet werden, weil eine derartige Beweglichkeit bei den sich ändernden Verhältnissen an der Firste bzw. bei dem sich ändernden Zustand des Ausbaus unbedingt notwendig ist. Der Eigenantrieb, der den Zug bewegt, bremst auch den gesamten Gehängezug. Als Folge davon treten beim Bremsen, insbesondere in geneigten Strecken, in den Schienenverbindungen, in den Aufhängungen und in dem Streckenausbau selbst sehr große Kräfte auf. Diese werden naturgemäß durch die Ver-

- 7 809883/0072

größerung des Eigenantriebs bzw. des Dienstgewichtes noch vergrößert.

Die vorstehenden Probleme haben dazu geführt, daß soweit möglich, die Antriebsleistung derartiger Zugeinrichtungen begrenzt wird, was wiederum insbesondere bei Steigungen zu einem starken Geschwindigkeitsabfall führt.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine robuste und leistungsmäßig ausbaufähige Zugeinrichtung für Schienenbahnen des Untertagebetriebes zu schaffen, mit der ein gleichmäßiger und die Tragschienen schonender Betrieb möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehreren Wagen des Zuges Triebwerke mit Reibräder zugeordnet sind, die untereinander hydrostatisch parallel geschaltet und von einem Pumpenaggregat versorgt sind. Mit einer derartigen Zugeinrichtung ist es möglich, die Anpreßkraft der einzelnen Reibräder herabzusetzen und damit das Schienenmaterial und die Reibräder selbst zu schonen. Je nach der zu fördernden Last kann mehreren Wagen oder allen Wagen des Zuges ein Triebwerk zugeordnet sein bzw. das jedem Wagen zugeordnete Triebwerk kann je nach zu förderndem Materialgewicht zugeschaltet oder abgeschaltet sein. Damit kann die Leistung erheblich gesteigert werden unter gleichzeitiger Erhöhung der Anhänge- bzw. Nutzlast. Da die einzelnen Triebwerke jeweils gleich-

809883/0072

zeitig als Bremsen mitwirken, werden die notwendigen Bremskräfte auf viele Schienen und Aufhängungen und damit auf viele Streckenbaue verteilt, so daß auch hiermit eine Schonung des Materials und eine Erhöhung der Sicherheit verbunden ist. Durch die hydrostatische Parallelschaltung ist sichergestellt, daß jedes Triebwerk bzw. jedes Reibrad mit der gleichen Kraft beaufschlagt ist. Vorteilhaft ist weiter, daß nur im Antriebsaggregat selbst die für den Antrieb der einzelnen Triebwerke notwendigen Maschinen und Regeleinrichtungen angeordnet sein müssen, während die übrigen Triebwerke von dieser Zentralanlage bedient werden.

Um die aufwendigen Differentialgetriebe einzusparen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Triebwerk ein Reibrad und auf der anderen Stegseite der Schiene ein mitlaufendes Gegenrad aufweist. Weiterhin bewirkt diese Anordnung nur eines Reibrades eine weitere Schonung des Schienenmaterials. Während der Belag des Reibrades in Abständen ausgewechselt werden muß, ist das lose mitlaufende Gegenrad kaum Belastungen ausgesetzt und erfordert kaum Wartungsaufwand.

Der Schonung des Schienenmaterials und dem ruhigen Betrieb dient außerdem, daß erfindungsgemäß als Reibrad mittig zwischen paarig angeordneten Tragrollen vorgesehen ist. Hierdurch entfällt eine seitliche Verschiebbarkeit bei Kurvenfahrten. Außerdem ist eine gleichmäßige Aufbringung der vorhandenen Antriebskraft sichergestellt, da auf jeden Fall die Antriebskraft jeweils nur auf eine Schiene wirken kann.

- 9 809883/0072

Eine sichere Führung dea Reibrades wird dadurch erreicht, daß dieses zwischen den Reibradschwingen angeordnet und um die Reibradwelle mit großem Durchmesser drehbar ist.

Die einzelnen Triebwerke sollen erfindungsgemäß so angeordnet werden, daß dadurch die Gesamtbauhöhe des einzelnen Wagens bzw. die unter dem Wagen verbleibende Höhe nicht wesentlich verändert wird. Dies wird u.a. dadurch erreicht, daß die Reibradwelle die Reibradschwinge überragt und unmittelbar mit dem Antriebsmotor gekuppelt ist. Gleichzeitig ist dadurch sichergestellt, daß die Motorwelle von Radialkräften entlastet ist.

Die notwendige Anpreßkraft wird erfindungsgemäß dadurch erreicht und sichergestellt, daß am Ende der Reibradschwingen ein Federpaket angeordnet ist, das am Grundrahmen und an den Reibradschwingen verlagert und in einem Zylinder untergebracht ist, der mit dem gleichen Arbeitsdruck wie die Zugeinrichtung selbst beaufschlagt ist. Damit wird sichergestellt, daß die Anpreßkraft der Reibräder an die Schiene in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Drehmoment geändert wird. Damit wird bei geringerer Leistung auch eine geringere Anpreßkraft und umgekehrt erzeugt. Auf diese Art wird eine weitgehende Schonung des Reibbelages erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert; es zeigen

- 10 809883/0072

Fig. 1 eine gesamte Zugeinrichtung in
Seitenansicht,

Fig. 2 eine gesamte Zugeinrichtung in
Draufsicht,

Fig. 3 ein Einzeltriebwerk im Schnitt,
Fig. 4 ein Einzeltriebwerk in Draufsicht.

Im Gegensatz zu den bisherigen Versuchen, die durch
eine Vergrößerung der Antriebsleistung bzw. die Verbesserung der übertragung der Antriebsleistung durch Verwendung von Zahnstangen bzw. durch paarige Anordnung der Reibräder gekennzeichnet ist, geht die Erfindung den überraschend einfachen und zweckmäßigen
Weg, möglichst viele Triebwerke über die Gesamtlänge eines Zuges zu verteilen, wobei sie vorteilhafterweise die Zugeinrichtung unterteilt und eben nur die Triebwerke den einzelnen Wagen zuordnet, während der eigentliche Antrieb nur im Antriebsaggregat vorhanden zu sein braucht. Die in Fig. 1 dargestellte Zugeinheit besteht aus den beiden an den Enden des Zuges angeordneten Fahrerkabinen 1, dem Motorpumpenaggregat 2, den Triebwerken 3» den Hubbalken 4 und den angehängten
Transportbehältern 5. Sämtliche Wagen des Zuges sind durch Kuppelstangen 6 miteinander verbunden, die bei Bedarf durch geeignete Kupplungen der Stangen und
auch der Schläuche sowie der Kabel voneinander getrennt werden können. Die Schläuche bzw. Kabel sind in der
Figur nicht dargestellt. Sie können z.B. durch die
Kuppelstangen verlaufen.

- 11 809883/0072

Im Motorpumpenaggregat 2 sind ein Antrieb, der als Lieselmotor, Elektromotor oder Hybridantrieb ausgebildet sein kann, sowie die Pumpe und die erforderlichen Steuereinrichtungen und Zusatzgeräte untergebracht. Auf die Darstellung der einzelnen Teile kann verzichtet werden, da es sich um bekannte Teile handelt. Bei Verwendung eines Akkumulatoraggregates ist ein Batteriesatz mit der erforderlichen Batteriewechseleinrichtung und den Steuer- und Regeleinrichtungen ebenfalls im Motorpumpenaggregat 2 eingebaut.

Dem Motorpumpenaggregat 2 sind zwei Triebwerke zugeteilt, die im Aufbau denen entsprechen, die jedem einzelnen Wagen des gesamten Zuges zugeordnet sind. Lediglich ein Triebwerk 3 des Motorpumpenaggregates 2 ist zusätzlich mit einem Fliehkraftauslöser ausgerüstet, der als Notauslösung für die Bremsen der Triebwerke 3 des Motorpumpenaggregates 2 und/oder aller Triebwerke 3 dient.

Fig. 2 zeigt einen Gesamtzug mit den am Anfang und Ende des Zuges angeordneten Fahrerkabinen 1 in der Draufsicht. Hierbei ist auf die Darstellung von Einzelheiten verzichtet; gezeigt sind lediglich die Reibräder 11 und Gegenräder 14, die jedem einzelnen Triebwerk 3 zugeordnet sind. Aus der Darstellung ist deutlich zu entnehmen, daß das Reibrad 11 einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist als das Gegenrad 14.

- 12 -

809883/0072

Jedes einzelne der Triebwerke 3 verfügt über einen Grundrahmen 7. Im Grundrahmen 7 sind die Tragrollen 8 untergebracht. Sie liegen in dem U-förmig ausgebildeten Teil des Grundrahmens 7. Die Tragrollen 8, die paarweise am Anfang und am Ende des Triebwerkes 3 angeordnet sind, haben lediglich die Aufgabe, die an ihnen über die Aufhängung 16 hängenden Lasten zu tragen und dabei die Last auf den unteren Teil des Doppel-T-Profils der Schiene 18 zu übertragen. Der an der Aufhängung befestigte Hubbalken ist in Fig. 3 nur angedeutet. Statt des Hubbalkens kann auch das Motorpumpenaggregat 2 an der Aufhängung 16 befestigt sein. Die Aufhängung 16 ist an der Unterseite des Grundrahmens 7 zentrisch zwischen den Tragrollen 8 am U-förmigen Teil des Grundrahmen3 befestigt. Hierdurch und durch die Verteilung auf insgesamt vier Tragrollenpaare 8 ist eine gleichmäßige Verteilung der Last auf die Tragschiene 18 sichergestellt.

Zwischen den Reibradschwingen 9 ist das Reibrad 11 angeordnet, dessen Welle 17 in den Reibradschwingen 9, 23 verlagert ist. Die Reibradschwingen 9 sind im Grundrahmen 7 verlagert und über den in Fig. 4 dargestellten Bolzen 10 fixiert. Auf der anderen Seite sind die Reibradschwingen 9, 23 über den Bolzen 22 mit dem Federpaket 13 verbunden, das wiederum über den Befestigungsbolzen 21 fixiert ist. Unterhalb des Reibrades 11 ist der Antriebsmotor 12 angeordnet, der über die Reibradwelle 17» die über die untere Reibradschwinge 23 hinausgezogen ist, direkt mit dem Reibrad 11 gekuppelt

- 13 -

809883/0072

ist. Der Antriebsmotor 12 selbst ist an der unteren Reibradschv/inge 23 angeflanscht. Dadurch wird die Motorwelle, die hier nicht dargestellt ist, von Radialkräften entlastet. Der Antriebsmotor 12, der über nicht dargestellte Schläuche über die Pumpe, die im Motorpumpenaggregat 2 angeordnet ist, mit Hydraulikflüssigkeit versorgt und treibt das Reibrad 11 an. Die notwendige Anpreßkraffc wird über das Federpaket und die Hebelverbindung der Reibradschwingen 9, 23 erzeugt, wobei wie beschrieben das Federpaket 13 in einem Zylinder 24 untergebracht ist, der ebenfalls mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt wird und somit die Anpreßkraft der Reibräder 11 an die Schiene 18 in Abhängigkeit vom zu übertragenden Drehmoment variiert. Durch die Anordnung der Reibräder 11 auf nur einer Schienenseite mit dem auf der anderen Seite lose mitlaufenden Gegenrad 14 macht den Einsatz von Differentialgetrieben überflüssig. Das Gegenrad 14 dient lediglich gewissermaßen als Widerlager für das Reibrad 11. Da es keine anderen Funktionen wahrzunehmen hat, kann es im Durchmesser wesentlich kleiner sein als das Reibrad 11. Neben den zwei Tragrollenpaaren 8, dem Reibrad 11, dem Gegenrad 14 und dem unter dem Reibrad 11 angeordneten Motor 12 sowie dem für den Andruck sorgenden Federpaket 13 sind jedem einzelnen Triebwerk Bremsen 15, 20 zugeordnet. Beidseitig des Steges 19 der Schiene 18 sind am Ende des Triebwerkes 3 jeweils eine Bremsbacke 20 und ein hydraulisch gelüftetes Federpaket 15 angeordnet. Diese federbelasteten

- 14 -

809883/0072

Bremsen 15, 20 habenÄie Punktion einer Halte- und Sicherheitsbremse. Da sie jedem Triebwerk zugeordnet sind, können sie kleindimensioniert werden und bringen trotzdem durch ihre Vielzahl eine zusätzliche Sicherheit. Die Bremsen werden hydraulisch durch den Arbeits-, Steuer oder Speisedruck des Systems gelüftet und fallen sofort ein, sobald der vorgeschriebene Druck über einen Grenzwert sinkt. Derartige Einrichtungen sind im übrigen bekannt, so daß auf eine weitere Erläuterung hier verzichtet werden kann. Beim Einfallen der Bremsen werden die Bremsbacken 20 über die Federpaket e 15 gegen den Schienensteg 19 gepreßt und sorgen so für die Abbremsung des gesamten Zuges. Hierbei ist besonders vorteilhaft, daß jeder einzelne V/agen an zwei Stellen gleichzeitig gebremst wird und somit nicht ausbrechen kann bzw. auf den Vorderwagen aufschieben kann.

Sämtliche Triebwerke 3 sind in einem hydrostatischen, geschlossenen Kreislauf parallel geschaltet. Sie werden über hier nicht dargestellte Schläuche untereinander verbunden. Durch den geschlossenen Kreislauf ist sichergestellt, daß einerseits jeder Antriebsmotor 12 und jedes Federpaket 13 gleichfalls aber auch die Bremsen 15, 20 gleichmäßig beaufschlagt sind. Dadurch entfällt eine besondere Betriebs- oder Fahrbremse. Das gesamte System wird ausschließlich mit den jedem Triebwerk 3 zugeordneten federbelasteten Bremsen 15» 20 gesichert. Die im Motorpumpenaggregat 2 angeordnete Pumpe kann z.B. eine Axialkolbenpumpe sein, die die einzelnen Antriebs-

- 15 -

809883/0072

motoren 12 der über den Zug verteilten Triebwerke über Leitungen versorgt. Die Fördermenge der Axialkolbenpumpe kann z.B. mit Hilfe eines besonderen Servomotors gesteuert werden, zu dessen Betätigung eine Kurvenscheibe vorgesehen ist. Bei Betätigung der Kurvenscheibe gerät das Verstellventil des Servomotors aus seiner Nullage heraus und in einem an den Servomotor angeschlossenen Yerstellzylinder baut sich eine Druckdifferenz auf, so daß über ein besonderes System die Zylindertrommel der Axialkolbenpumpe verschwenkt wird. Damit ändert sich die Fördermenge und die Drehzahl der Hydraulikmotoren. Ein Rückschlagventil verhindert bei plötzlichem Zurückschwenken der Zylindertrommel der Axialkolbenpumpe die Bildung eines Vakuums. Mit Hilfe der beschriebenen im einzelnen nicht dargestellten Einrichtung kann ein gleichmäßiger Betrieb erreicht und ein Betrieb in einem hydrostatisch geschlossenen Kreislauf sichergestellt werden.

80 9 8 83/0072

e e r s e i ί e

Claims

4890 Herne 1, 8000 München 40, FrelllgrathstraBe 18 f>. . ■ LJ U O 1» Elsenacher Straße 17 o uipi.-ing. rl. n. Banr ρ·ι.-απ«. e»ui»r ΡΛ-Anw. HemiMnit-TrentopoM DiDl.-PhVS. Eduard ΒβΙΖίβΓ Fernsprecher: 3β 30 11 Fernsprecher: S1013 ~ ' 3« 3012 51014 Dlpl.-lng. W. Herrmann-Trentepohl x*"3 Talegrammanschrlft: Telogrammonechrlfl: Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babofcpat München Τ·Ι·χ08229853 Telex 5215380 2 Y 2 8 U 2 U Bankkonten: Bayerische Voreln3bank München 952 Dresdner Bank AQ Herne 7-520 498 Postscheckkonto Dortmund 558 68-487 L J Ref.: a 28 552 Y/Se In dor Antwort bitte angeben ZuscnrlH bitte nach: Abholfach 21. Juni 1977 Ruhrkohle Aktiengesellschaft, Rellinghauser Straße ,1, 4300 Essen 1 ; "Zugeinrichtung zum Antrieb, insbesondere dieselhydraulischen Antrieb von schienengebundenen Bahnen des Untertagebergbaus" Patentansprüche

1. j Zugeinrichtung zum Antrieb, insbesondere dieselhydraulischen Antrieb von schienengebundenen Bahnen des Untertagebergbaus, die einem zwangsgeführten aus aneinandergekoppelten Wagen bestehenden Zug zugeordnet ist und bei der die Antriebsleistung

809883/0072

ORIGINAL INSPECTED

über die im Antriebsaggregat angeordneten Reibräder eines Triebwerks auf die Schiene bzw. die Schienen und/oder eine zwischen den Schienen verlegte Zahnstange übertragen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Wagen (4, 5) des Zuges Triebwerke (3) mit Reibrädern (11) zugeordnet sind, die untereinander hydrostatisch parallel geschaltet und von einem Pumpenaggregat versorgt sind.

2. Zugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Triebwerk (3) ein Reibrad (11) und auf der anderen Stegseite der Schiene (18) ein mitlaufendes Gegenrad (14) aufweist.

3. Zugeinrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibrad (11) mittig zwischen paarig angeordneten Tragrollen (8) vorgesehen ist.

4. Zugeinrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibrad (11) zwischen den Reibradschwingen (9, 23) angeordnet und um die Reibradwelle (17) drehbar ist.

5. Zugeinrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Reibradwelle (17) die Reibradschwinge (23) überragt und unmittelbar mit dem Antriebsmotor (12) gekuppelt ist.

- 3 -809883/0072

6. Zugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Reibradschwingen (9, 23) ein Federpaket (13) angeordnet ist, das am Grundrahmen (7) und an den Reibradschwingen verlagert und in einem Zylinder (24) untergebracht ist, der mit dem gleichen Arbeitsdruck wie die Zugeinrichtung selbst beaufschlagt ist.

809883/0072