DE29505954U1 - Regulated magnetic rail brake - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B61H7/00—Brakes with braking members co-operating with the track
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Magnetschienenbremse mit einem Paar vertikalbeweglich oberhalb eines Schienenkopfes an einem Schienenfahrzeug angeordneter Schienenschuhe und einer Spule zur Erzeugung eines magnetischen Flusses durch die Schienenschuhe und den Schienenkopf.The invention relates to a magnetic rail brake with a pair of rail shoes arranged vertically above a rail head on a rail vehicle and a coil for generating a magnetic flux through the rail shoes and the rail head.
Solche Magnetschienenbremsen gehören zur Sicherheitsausstattung von Schienenfahrzeugen, beispielsweise von Straßenbahnen, und gestatten eine vom Kraftschluß zwischen Rad und Schiene unabhängige Bremsung, beispielsweise eine Notbremsung des Schienenfahrzeugs.Such magnetic rail brakes are part of the safety equipment of rail vehicles, for example trams, and allow braking that is independent of the frictional connection between wheel and rail, for example emergency braking of the rail vehicle.
Die Magnetschienenbremse ist so am Drehgestell des Fahrzeugs aufgehängt, daß ihre Schienenschuhe sich parallel zueinander in Längsrichtung der Schiene erstrecken und sich im Ruhezustand in geringem Abstand über dem Schienenkopf befinden. Bei einem Bremsvorgang flieJ3t ein Gleichstrom durch die Spule, so daß ein magnetischer Fluß erzeugt wird, der durch die als Polschuhe wirkenden Schienenschuhe und den Schienenkopf fliejSt. Aufgrund der dabei auftretenden magnetischen Kräfte werden die Schienenschuhe entgegen der Kraft elastischer Rückstellfedern gegen den Schienenkopf gezogen, so daß durch mechanische Reibung eine Bremskraft erzeugt wird, die über einen Mitnehmer von der Magnetschienenbremse auf das . Drehgestell übertragen wird und die Bremsung des Fahrzeugs bewirkt. Als Stromquelle dient eine fahrzeugeigene Batterie oder in Ausnahmefällen auch die Fahrleitung des Fahrzeugs.The magnetic rail brake is suspended from the bogie of the vehicle in such a way that its rail shoes extend parallel to each other in the longitudinal direction of the rail and are located a short distance above the rail head when at rest. During braking, a direct current flows through the coil, generating a magnetic flux that flows through the rail shoes, which act as pole shoes, and the rail head. Due to the magnetic forces that occur, the rail shoes are pulled against the rail head against the force of elastic return springs, so that a braking force is generated by mechanical friction, which is transferred from the magnetic rail brake to the bogie via a driver and causes the vehicle to brake. The power source is the vehicle's own battery or, in exceptional cases, the vehicle's overhead line.
Bei herkömmlichen Magnetschienenbremsen ist zwischen der Stromquelle und der Spule lediglich ein Schalter vorgesehen, mit dem sich die Magnetschienenbremse ein- und ausschalten läßt. Die Stärke des durch die Spule fließenden Stromes ist somit durch die Höhe der angelegten Spannung und durch den Gesamtwiderstand des Stromkreises bestimmt und läßt sich während des Bremsvorgangs nicht gezielt variieren.In conventional magnetic rail brakes, there is only a switch between the power source and the coil, which can be used to switch the magnetic rail brake on and off. The strength of the current flowing through the coil is therefore determined by the level of the applied voltage and by the total resistance of the circuit and cannot be specifically varied during the braking process.
Die Stromstärke muß mindestens so groß sein, daJ3 bei Auslösung eines Bremsvorgangs die zwischen den Schienenschuhen und dem Schienenkopf wirkenden magnetischen Kräfte die Rückstellkräfte überwinden und die Schienenschuhe an den Schienenkopf heranziehen. Andererseits darf dieThe current intensity must be at least high enough so that when a braking process is triggered, the magnetic forces acting between the rail shoes and the rail head overcome the restoring forces and pull the rail shoes towards the rail head. On the other hand, the
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Stromstärke jedoch nicht so groß sein, daß es während des Bremsvorgangs und beim anschließenden Halten der Bremse, wenn die Spule ständig stromdurchflossen ist, zu einer übermäßigen Erhitzung der Spule kommt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muß die Magnetschienenbremse relativ groß dimensioniert sein, damit die elektrische Verlustwärme rasch genug abgeführt werden kann. Außerdem muß zwischen den Schienenschuhen ein hinreichend großer Spalt bestehen, damit auch bereits in der Ruhestellung, wenn sich die Schienenschuhe noch in relativ großem Abstand zu dem Schienenkopf befinden, ein nennenswerter Teil des magnetischen Flusses in den Schienenkopf eindringt und das magnetische Anziehen der Schienenschuhe bewirkt. Die erforderliche Breite dieses Spaltes begrenzt den erreichbaren magnetischen Fluß zwischen den Schienenschuhen und dem Schienenkopf, was durch eine entsprechend größere Länge der Schienenschuhe ausgeglichen werden muß. Diese Gesichtspunkte stehen einer Verringerung der Baugröße und des Gewichts der Magnetschienenbremse entgegen.However, the current intensity must not be so high that the coil heats up excessively during braking and when the brake is subsequently held when current is constantly flowing through the coil. In order to meet these requirements, the magnetic rail brake must be relatively large so that the electrical heat loss can be dissipated quickly enough. In addition, there must be a sufficiently large gap between the rail shoes so that even in the rest position, when the rail shoes are still a relatively large distance from the rail head, a significant part of the magnetic flux penetrates the rail head and causes the rail shoes to be magnetically attracted. The required width of this gap limits the achievable magnetic flux between the rail shoes and the rail head, which must be compensated for by a correspondingly longer length of the rail shoes. These aspects stand in the way of reducing the size and weight of the magnetic rail brake.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Magnetschienenbremsen besteht, darin, daß die Bremsverzögerung von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist. Bei gegebener magnetischer Haftkraft nimmt die Bremsverzögerung mit abnehmender Fahrgeschwindigkeit zu. Dies bedeutet, daß die Bremse bei hoher Fahrgeschwindigkeit anfangs kaum wirksam ist, während es gegen Ende des Bremsvorgangs zu einer starken Zunahme der Bremsverzögerung und schließlich zu einem heftigen Anhalteruck kommt. Da dieser Anhalteruck nicht so stark werden darf, daß die Fahrzeuginsassen gefährdet werden, sind einer Verringerung des Bremsweges Grenzen gesetzt. Dieses Problem wird noch dadurch verschärft, daß der Reibungskoeffizient zwischen Schienenschuhen und Schiene auch witterungsbedingten Schwankungen unterliegt und von Werten zwischen 0,2 und 0,35 bei trockener Schiene auf Werte zwischen 0,06 und 0,02 bei nassen Schienen abnimmt.Another disadvantage of conventional magnetic rail brakes is that the braking deceleration depends on the speed of the vehicle. For a given magnetic holding force, the braking deceleration increases as the speed decreases. This means that at high speeds the brake is initially barely effective, while towards the end of the braking process the braking deceleration increases sharply and finally there is a violent stopping jolt. Since this stopping jolt must not be so strong that the vehicle occupants are endangered, there are limits to the reduction in the braking distance. This problem is made even worse by the fact that the coefficient of friction between the rail shoes and the rail is also subject to weather-related fluctuations and decreases from values between 0.2 and 0.35 on dry rails to values between 0.06 and 0.02 on wet rails.
Darüber hinaus kann es in Abhängigkeit von der Haftkraft, der Fahrgeschwindigkeit und sonstigen Randbedingungen zu sogenannten Aufschweißungen auf den Schienenschuhen kommen, die die Funktion der Magnetschienenbremse stark beeinträchtigen können und deshalb einen hohen Wartungsaufwand verursachen.In addition, depending on the adhesive force, the travel speed and other boundary conditions, so-called welding can occur on the rail shoes, which can severely impair the function of the magnetic rail brake and therefore cause high maintenance costs.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen günstigeren Verlauf des BremsvorgangsThe object of the invention is to provide a more favourable course of the braking process
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und eine kompaktere Bauweise der Magnetschienenbremse zu ermöglichen.and to enable a more compact design of the magnetic rail brake.
Diese Aufgabe wird bei einer Magnetschienenbremse der eingangs genannten Gattung gelöst durch eine Steuer- oder Regeleinrichtung mit der Stärke des magnetischen Flusses Spule während des Bremsvorgangs variierbar ist.This task is solved in a magnetic rail brake of the type mentioned above by a control or regulating device with which the strength of the magnetic flux coil can be varied during the braking process.
Die Erfindung bietet somit die Möglichkeit, die magnetische Haftkraft jederzeit an die Betriebssituation anzupassen. So kann beispielsweise während des Bremsvorgangs der magnetische Fluß nach und nach verringert werden, damit in der Anfangsphase bei hoher Fahrgeschwindigkeit eine größere Haftkraft und somit eine gröJ3ere Bremsverzögerung erreicht wird, während gegen Ende des Bremsvorgangs, wenn der effektive Reibwert infolge der verringerten Fahrgeschwindigkeit zunimmt, eine übermäßige Bremsverzögerung vermieden und der Anhalteruck gemildert wird. Die Veränderung des magnetischen Flusses kann beispielsweise durch Ändern der Stromstärke oder mittleren Stromstärke des durch die Spule fließenden Stromes bewirkt werden. Wahlweise ist es jedoch auch möglich, die effektive Windungszahl der Spule durch Zu- oder Abschalten von Windungen zu variieren.The invention thus offers the possibility of adapting the magnetic holding force to the operating situation at any time. For example, during braking, the magnetic flux can be gradually reduced so that in the initial phase at high driving speeds a greater holding force and thus a greater braking deceleration is achieved, while towards the end of the braking process, when the effective friction coefficient increases as a result of the reduced driving speed, excessive braking deceleration is avoided and the stopping jolt is reduced. The change in the magnetic flux can be brought about, for example, by changing the current intensity or average current intensity of the current flowing through the coil. Alternatively, it is also possible to vary the effective number of turns of the coil by switching turns on or off.
Durch die Anpassung der magnetischen Haftkraft an die jeweilige Fahrgeschwindigkeit läßt sich auch die Bildung von Aufschweißungen reduzieren und somit der Wartungsaufwand verringern.By adapting the magnetic holding force to the respective driving speed, the formation of weld deposits can also be reduced and thus the maintenance effort can be reduced.
Außerdem kann bei der Auslösung der Magnetschienenbremse durch einen relativ starken Anfangs-Stromimpuls sichergestellt werden, daß die Schienenschuhe an den Schienenkopf herangezogen werden. Wenn dann die Schienenschuhe am Schienenkopf anliegen, wird die Stromstärke wieder auf den Wert reduziert, der zur Aufrechterhaltung der nötigen Haftkraft erforderlich ist. Diese Maßnahme gestattet es, ein zuverlässiges Wirksamwerden der Bremse auch bei geringerer Breite des Spaltes zwischen den Schienenschuhen zu gewährleisten, so daß die für die Leitung des magnetischen Flusses zur Verfugung stehende Breite der Schienenschuhe vergrößert und die Länge der Schienenschuhe entsprechend verringert werden kann.In addition, when the magnetic rail brake is triggered, a relatively strong initial current pulse can ensure that the rail shoes are pulled towards the rail head. When the rail shoes are then in contact with the rail head, the current intensity is reduced again to the value required to maintain the necessary adhesive force. This measure makes it possible to ensure that the brake is reliably effective even when the gap between the rail shoes is smaller, so that the width of the rail shoes available for conducting the magnetic flux can be increased and the length of the rail shoes can be reduced accordingly.
Wenn das Fahrzeug am Ende des Bremsvorgangs zum Stillstand gekommen ist, läßt sich die Stromstärke auf einen Wert einstellen, bei dem einerseits eine ausreichende Haltekraft gegeben ist, andererseits jedoch eine übermäßi-When the vehicle has come to a standstill at the end of the braking process, the current intensity can be set to a value that provides sufficient holding power on the one hand, but does not cause excessive braking on the other.
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ge Erwärmung der Spule vermieden wird.excessive heating of the coil is avoided.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments and embodiments of the invention result from the subclaims.
Bevorzugt ist ein elektronischer Stromregler vorgesehen, der durch Leistungs-Halbleiterbauelemente wie Thyristoren und dergleichen gebildet werden und unmittelbar in die Magnetschienenbremse integriert sein kann. Der Stromregler kann auch eine MeJ3schaltung zur Messung der ist-Stromstärke enthalten, so daJ3 die Stromstärke in einem geschlossenen Regelkreis auf den Sollwert geregelt wird.Preferably, an electronic current regulator is provided, which can be formed by power semiconductor components such as thyristors and the like and can be integrated directly into the magnetic rail brake. The current regulator can also contain a measuring circuit for measuring the actual current intensity, so that the current intensity is regulated to the setpoint value in a closed control loop.
Vorzugsweise erhält der Stromregler als weitere Eingangssignale ein Geschwindigkeitssignal, das die aktuelle Fahrgeschwindigkeit angibt, sowie ein Reibwert-Signal, das den aktuellen Reibungskoeffizienten zwischen Schienenschuhen und Schiene angibt. Dieses Reibwert-Signal kann manuell entsprechend den jeweiligen Witterungsbedingungen eingegeben werden oder automatisch mit Hilfe eines Feuchtigkeitssensors erzeugt werden, der in einer der Witterung ausgesetzten Position am Fahrzeug angebracht ist. Wahlweise ist es auch möglich, die Bremsverzögerung des Fahrzeugs mit Hilfe eines Verzögerungssensors zu messen oder durch Differenzieren der Fahrgeschwindigkeit nach der Zeit zu berechnen. Die so erhaltene Bremsverzöge-. rung kann dann unmittelbar für eine verzögerungsabhängige Regelung der Stromstärke herangezogen werden oder die Grundlage für die Berechnung des Reibwertes mit Hilfe eines Mikroprozessors oder einer digitalen oder analogen Auswerteschaltung bilden.Preferably, the current controller receives as additional input signals a speed signal, which indicates the current driving speed, and a friction coefficient signal, which indicates the current friction coefficient between the rail shoes and the rail. This friction coefficient signal can be entered manually according to the respective weather conditions or generated automatically using a humidity sensor that is attached to the vehicle in a position exposed to the weather. Alternatively, it is also possible to measure the braking deceleration of the vehicle using a deceleration sensor or to calculate it by differentiating the driving speed over time. The braking deceleration obtained in this way can then be used directly for a deceleration-dependent control of the current intensity or form the basis for calculating the friction coefficient using a microprocessor or a digital or analog evaluation circuit.
Der Stromregler kann auch einen integrierten Taktsignalgeber enthalten, so daj3 anstelle einer geschwindigkeits- oder verzögerungsabhängigen Regelung der Stromstärke oder ergänzend hierzu auch eine zeitabhängige Veränderung der Stromstärke nach einem bestimmten Ablaufschema vorgenommen werden kann.The current controller can also contain an integrated clock signal generator so that instead of a speed- or delay-dependent regulation of the current intensity or in addition to this, a time-dependent change in the current intensity can be carried out according to a specific sequence pattern.
Bevorzugt ist der Stromregler so ausgebildet, daJ3 er durch Impulsbreitenmodulation die mittlere Stromstärke des durch die Spule fließenden Stromes beeinflußt.Preferably, the current regulator is designed in such a way that it influences the average current intensity of the current flowing through the coil by means of pulse width modulation.
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Der Stromregler ermöglicht es außerdem, auch während der Fahrt die Spule und die elektrischen Zuleitungen auf Durchgang zu prüfen, so daß hierzu keine zusätzlichen Prüfeinrichtungen benötigt werden. Ferner kann mit Hilfe des Stromreglers auch eine einfache Prüfung der mechanischen Funktion der Magnetschienenbremse im Stand vorgenommen werden. Da der Abstand zwischen den Schienenschuhen und dem Schienenkopf die Induktivität der Spule beeinflußt und diese Induktivitätsänderungen bei Ansteuerung mit pulsierendem Gleichstrom anhand der Strom- und Spannungs-Wellenformen erkannt werden können, läßt sich auch der mechanische Zustand der Magnetschienenbremse ohne Zusatzeinrichtungen direkt mit Hilfe des Stromreglers überwachen.The current regulator also makes it possible to check the coil and the electrical supply lines for continuity while the train is moving, so that no additional testing equipment is required. The current regulator can also be used to easily test the mechanical function of the magnetic rail brake when the train is stationary. Since the distance between the rail shoes and the rail head influences the inductance of the coil and these inductance changes can be detected using the current and voltage waveforms when controlled with pulsating direct current, the mechanical condition of the magnetic rail brake can also be monitored directly using the current regulator without additional equipment.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann der Stromregler auch dazu eingesetzt werden, nach dem Lösen der Bremse die Remanenz der ferromagnetischen Teile zu beseitigen, indem der Spule ein Wechselstrom zugeführt wird. Hierdurch läßt sich verhindern, daß ferromagnetische Partikel wie Eisenspäne und dergleichen an den Schienenschuhen haften bleiben und deren Reibeigenschaften beeinträchtigen. Der entmagnetisierende Wechselstrom kann auch mit Hilfe eines parallel zu der Spule geschalteten Kondensators oder RC-Gliedes erzeugt werden, der oder das mit der Spule einen Schwingkreis bildet. Mit Hilfe des Stromreglers kann dieser Schwingkreis nach Bedarf erregt oder gedämpft werden. Wenn die Spule . während des Bremsbetriebs mit einem impulsbreitenmodulierten Gleichstrom angesteuert wird, kann der parallel geschaltete Kondensator zugleich als Glättungskondensator dienen.According to an expedient development of the invention, the current regulator can also be used to eliminate the remanence of the ferromagnetic parts after the brake is released by supplying an alternating current to the coil. This prevents ferromagnetic particles such as iron filings and the like from sticking to the rail shoes and impairing their friction properties. The demagnetizing alternating current can also be generated using a capacitor or RC element connected in parallel to the coil, which forms an oscillating circuit with the coil. This oscillating circuit can be excited or dampened as required using the current regulator. If the coil is controlled with a pulse-width modulated direct current during braking, the capacitor connected in parallel can also serve as a smoothing capacitor.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.In the following, a preferred embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile der Magnetschienenbremse;Fig. 1 is a schematic representation of the essential parts of the magnetic rail brake;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch die MagnetschienenFig. 2 a schematic cross-section through the magnetic rails
bremse und eine zugehörige Schiene;brake and an associated rail;
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Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Illustration der Stromregelung bei einem typischen Bremsvorgang; undFig. 3 is a timing diagram to illustrate the current control during a typical braking process; and
Fig. 4 die Wellenform des der Magnetschienenbremse zugeführten Stromes.Fig. 4 the waveform of the current supplied to the magnetic rail brake.
In Figuren 1 und 2 ist eine Magnetschienenbremse 10 in ihrer Ruhestellung relativ zu einer Schiene 12, beispielsweise einer Straßenbahnschiene dargestellt. Die Magnetschienenbremse 10 ist elastisch an einem nicht gezeigten Drehgestell eines Schienenfahrzeugs aufgehängt und in Fahrtrichtung durch einen nicht gezeigten Mitnehmer mit dem Drehgestell gekoppelt. Die wesentlichen Bauelemente der Magnetschienenbremse sind ein langgestrecktes, im Querschnitt hufeisenförmiges Joch 14 aus ferromagnetischem Material, dessen Basisschenkel 16 (Figur 2) eine Spule 18 trägt. An den freien Endes des Joches 14 sind zwei Schienenschuhe 20 aus ferromagnetischem Stahl angeordnet. Die Schienenschuhe 20 erstrecken sich parallel zueinander in Längsrichtung der Schiene 12 und werden in der Ruhestellung so gehalten, daß ihre unteren Stirnflächen dicht oberhalb des Schienenkopfes 22 der Schiene 12 liegen. Zwischen den Schienenschuhen 20 ist ein Spalt vorbestimmter Breite vorgesehen, der durch eine Einlegeleiste 24 ausgefüllt wird.In Figures 1 and 2, a magnetic rail brake 10 is shown in its rest position relative to a rail 12, for example a tram rail. The magnetic rail brake 10 is elastically suspended on a bogie (not shown) of a rail vehicle and coupled to the bogie in the direction of travel by a driver (not shown). The main components of the magnetic rail brake are an elongated, horseshoe-shaped yoke 14 made of ferromagnetic material, whose base leg 16 (Figure 2) carries a coil 18. Two rail shoes 20 made of ferromagnetic steel are arranged at the free ends of the yoke 14. The rail shoes 20 extend parallel to one another in the longitudinal direction of the rail 12 and are held in the rest position so that their lower end faces are located just above the rail head 22 of the rail 12. A gap of predetermined width is provided between the rail shoes 20, which is filled by an insert strip 24.
Die elektrischen Anschlüsse 26 der Spule 18 sind mit einem elektronischen Stromregler 28 verbunden, der in Figur 1 lediglich als Block dargestellt ist. In der Praxis ist der Stromregler 28 aus Leistungs-Halbleiterelementen aufgebaut, die unmittelbar an einem als Wärmesenke dienenden Bauteil der Magnetschienenbremse 10 angebracht sind, beispielsweise im Inneren eines Anschlußkastens 30. Die Leistungs-Halbleiterelementen bilden zugleich das Substrat für weitere Halbleiterelemente, aus denen die Logik des Regelsystems aufgebaut ist.The electrical connections 26 of the coil 18 are connected to an electronic current regulator 28, which is shown only as a block in Figure 1. In practice, the current regulator 28 is constructed from power semiconductor elements, which are attached directly to a component of the magnetic rail brake 10 that serves as a heat sink, for example inside a junction box 30. The power semiconductor elements also form the substrate for further semiconductor elements from which the logic of the control system is constructed.
Der Stromregler 28 ist seinerseits an eine nicht gezeigte Gleichstromquelle angeschlossen und dient in erster Linie dazu, der Spule 18 während eines Bremsvorgangs einen geregelten Gleichstrom zuzuführen.The current regulator 28 is in turn connected to a direct current source (not shown) and serves primarily to supply a regulated direct current to the coil 18 during a braking process.
Der durch die Spule 18 fließende Gleichstrom magnetisiert das Joch 14, die Schienenschuhe 20 sowie den Schienenkopf 22, so daß sich zwischen den Schienenschuhen und dem Schienenkopf ein Magnetfeld aufbaut, dessenThe direct current flowing through the coil 18 magnetizes the yoke 14, the rail shoes 20 and the rail head 22, so that a magnetic field is built up between the rail shoes and the rail head, the
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FluJ3linien in Figur 2 gestrichelt eingezeichnet sind. Aufgrund der anziehenden magnetischen Kräfte wird die elastisch aufgehängte Magnetschienenbremse 10 an den Schienenkopf 22 herangezogen, so daj3 die Schienenschuhe 20 mit der Oberfläche des Schienenkopfes 22 in Reibberührung kommen und die Bremsung des Fahrzeugs bewirken.Flow lines are shown in dashed lines in Figure 2. Due to the attractive magnetic forces, the elastically suspended magnetic rail brake 10 is drawn towards the rail head 22 so that the rail shoes 20 come into frictional contact with the surface of the rail head 22 and cause the vehicle to brake.
Im gezeigten Beispiel wird der durch die Spule 18 fließende Strom i in einem geschlossenen Regelkreis geregelt. Hierzu erhält der Stromregler 28 ein Signal, das die Ist-Stromstärke i repräsentiert und von einem nicht gezeigten Strom-Mej5gerät erzeugt wird. Wahlweise kann dieses Strom-Meßgerät auch unmittelbar in den Stromregler 28 integriert sein.In the example shown, the current i flowing through the coil 18 is controlled in a closed control loop. For this purpose, the current controller 28 receives a signal that represents the actual current intensity i and is generated by a current measuring device (not shown). Optionally, this current measuring device can also be integrated directly into the current controller 28.
Außerdem erhält der Stromregler 28 als externe Signale noch ein Fahrgeschwindigkeits-Signal &ngr; und ein Reibwert-Signal v. Das Ausgangssignal des Stromreglers 28, das letztlich die Stärke des durch die Spule 18 fließenden Stromes bestimmt, ist abhängig von der Ist-Stromstärke i, der Fahrgeschwindigkeit v, dem Reibungswert v, der seit Auslösung des Bremsvorgangs vergangenen Zeit t, die mit Hilfe eines internen Taktgenerators des Stromreglers 28 gemessen wird, sowie gegebenenfalls von weiteren Parametern.In addition, the current controller 28 receives a driving speed signal v and a friction value signal v as external signals. The output signal of the current controller 28, which ultimately determines the strength of the current flowing through the coil 18, depends on the actual current strength i, the driving speed v, the friction value v, the time t that has passed since the braking process was triggered, which is measured using an internal clock generator of the current controller 28, and possibly on other parameters.
Ein typischer Ablauf eines Bremsvorgangs ist in Figur 3 illustriert. Der Stromregler 28 steuert die Spule 18 mit einem pulsierenden Gleichstrom an, dessen Wellenform in Figur 4 dargestellt ist. Durch Impulsbreitenmodulation, das heißt, durch Verändern des Verhältnisses zwischen der Dauer der Stromimpulse in Figur 4 zu der Dauer der dazwischenliegenden Pausen, wird die mittlere Stromstärke im bestimmt, die durch eine durchgezogene Kurve in Figur 3 repräsentiert wird. Die gestrichelte Kurve in Figur 3 gibt die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs in Abhängigkeit von der Zeit an.A typical braking process is illustrated in Figure 3. The current regulator 28 controls the coil 18 with a pulsating direct current, the waveform of which is shown in Figure 4. By means of pulse width modulation, i.e. by changing the ratio between the duration of the current pulses in Figure 4 and the duration of the pauses in between, the average current intensity i m is determined, which is represented by a solid curve in Figure 3. The dashed curve in Figure 3 indicates the speed of the rail vehicle as a function of time.
Unmittelbar nach Auslösung des Bremsvorgangs wird der Spule 18 innerhalb eines Zeitintervalls ta ein relativ starker Anzugstrom ia zugeführt, der das Heranziehen der Schienenschuhe 20 an den Schienenkopf 22 bewirkt. Innerhalb des Zeitintervalls ta setzt demgemäß die Verzögerung des Fahrzeugs ein. Da bei gegebener Stromstärke die Anziehungskraft zwischen den Schienenschuhen 20 und dem Schienenkopf 20 mit abnehmendem Abstand größer wird, kann die Stromstärke am Ende des Zeitintervalls ta wieder zurückgenommen werden. Während des nachfolgenden Zeitintervalls tr wird derImmediately after the braking process is triggered, a relatively strong pull-in current i a is fed to the coil 18 within a time interval t a , which causes the rail shoes 20 to be pulled towards the rail head 22. The vehicle therefore begins to decelerate within the time interval t a . Since, for a given current strength, the attractive force between the rail shoes 20 and the rail head 20 increases with decreasing distance, the current strength can be reduced again at the end of the time interval t a . During the subsequent time interval t r , the
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Spule 18 ein geregelter Strom ir zugeführt, der (unter anderem) von der Fahrgeschwindigkeit y abhängig ist.Coil 18 is supplied with a regulated current i r which depends (among other things) on the driving speed y.
Die Erfahrung zeigt, daß der Reibungskoeffizient für die Reibung zwischen den Schienenschuhen 20 und dem Schienenkopf 22 mit abnehmender Geschwindigkeit zunimmt. Um diesen Effekt auszugleichen, wird bei dem in Figur 3 gezeigten Beispiel die geregelte Stromstärke ir von einem relativ hohen Anfangswert aus linear entsprechend der Fahrgeschwindigkeit &ngr; verringert, so daJ3 sich eine im wesentlichen konstante Bremsverzögerung und somit eine annähernd lineare Abnahme der Fahrgeschwindigkeit &ngr; bis auf den Wert 0 ergibt.Experience shows that the coefficient of friction for the friction between the rail shoes 20 and the rail head 22 increases with decreasing speed. In order to compensate for this effect, in the example shown in Figure 3 the regulated current intensity i r is reduced linearly from a relatively high initial value in accordance with the travel speed v, so that an essentially constant braking deceleration and thus an approximately linear decrease in the travel speed v down to the value 0 results.
Wenn das Fahrzeug am Ende des Zeitintervalls tr zum Stillstand gekommen ist, wird in der anschließenden Haltephase t^ der Spule 18 ein konstanter Haltestrom Ij1 zugeführt, der so gewählt ist, dajS ein Wiederanrollen des Fahrzeugs zuverlässig verhindert wird, ohne dajS es andererseits zu einer übermä-J3igen Erwärmung der Spule 18 kommt. In dieser Phase kann auch eine temperaturabhängige Regelung der Stromstärke vorgesehen sein.When the vehicle has come to a standstill at the end of the time interval t r , a constant holding current Ij 1 is supplied to the coil 18 in the subsequent holding phase t^, which is selected in such a way that the vehicle is reliably prevented from rolling again without, on the other hand, causing excessive heating of the coil 18. In this phase, a temperature-dependent regulation of the current intensity can also be provided.
Wenn am Ende der Haltephase t^ ein Befehl zum Lösen der Magnetschienenbremse gegeben wird, so wird der Strom vollständig abgeschaltet, so daß die Magnetschienenbremse elastisch in ihre Ruhestellung zurückgestellt wird. Wahlweise kann der Spule 18 danach noch für ein gewisses Zeitintervall ein allmählich abklingender Wechselstrom zugeführt werden, um die Schienenschuhe 20 zu entmagnetisieren.If at the end of the holding phase t^ a command is given to release the magnetic rail brake, the current is switched off completely so that the magnetic rail brake is elastically returned to its rest position. Optionally, a gradually decreasing alternating current can then be fed to the coil 18 for a certain time interval in order to demagnetize the rail shoes 20.
Claims (10)
Priority Applications (1)
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| DE29505954U DE29505954U1 (en) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | Regulated magnetic rail brake |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103717473A (en) * | 2011-07-28 | 2014-04-09 | 克诺尔-布里姆斯股份有限公司 | Device for applying at least one electrical pulse to at least one electrical coil of a track brake of a rail vehicle |
| CN104527710A (en) * | 2014-12-30 | 2015-04-22 | 北京纵横机电技术开发公司 | Magnetic rail braking device |
-
1995
- 1995-04-06 DE DE29505954U patent/DE29505954U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103717473A (en) * | 2011-07-28 | 2014-04-09 | 克诺尔-布里姆斯股份有限公司 | Device for applying at least one electrical pulse to at least one electrical coil of a track brake of a rail vehicle |
| CN103717473B (en) * | 2011-07-28 | 2016-08-17 | 克诺尔-布里姆斯股份有限公司 | For applying the device of at least one electric pulse at least one electric coil of the track brake of rail vehicle |
| CN104527710A (en) * | 2014-12-30 | 2015-04-22 | 北京纵横机电技术开发公司 | Magnetic rail braking device |
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Effective date: 19980603 |
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