DE4143283C2 - Einrichtung zur Magnetkreisanpassung bei elektrodynamischen Gleisbremsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung bei elektrodyna­ mischen Gleisbremsen für Eisenbahnrangieranlagen, mit der es insbesondere möglich ist, die beiden durch unter­ schiedlichste Magnetkreisdaten gekennzeichneten Betriebs­ zustände der Gleisbremse an die jeweiligen Erfordernisse der Rangiersituation anzupassen.

Alle bisher bekannten elektrodynamischen Gleisbremsen arbeiten nach dem Prinzip des die Fahrschiene U-förmig längs umschließenden magnetischen Troges, dessen Feld durch Leiterumschlingungen oder diskrete Spulen erzeugt wird. Dieser offene Magnetkreis gelangt in einen zweiten Betriebszustand, indem die auf den Polflächen der Magnet­ tröge translatorisch beweglich angeordneten, ferromagne­ tischen Bremsleisten seitlich an den gleichfalls ferro­ magnetischen Spurkranz der Radscheiben des Eisenbahnwagens durch magnetische Zugkraft anlegen. Der Spurkranz wird quer durchflutet.

Der Wirkungsgrad ist abhängig unter anderem vom perfekten Schließverhalten und Anlageverhalten der Bremsleisten. Für den automatisierten Ablaufbetrieb ist es außerdem wich­ tig, daß der Magnetisierungszustand der Bremse dem Steuer­ befehl unverzüglich folgt.

Im realen Betrieb der elektrodynamischen Gleisbremse ist es notwendig, vor Einlauf der zu bremsenden Achse den Magnettrog aufzumagnetisieren, damit die Bremsleisten sich aufeinander zubewegen. Das bereitet Schwierigkeiten, weil der Luftspalt der leeren Spurrille (≧100 mm) wegen des zu hohen magnetischen Widerstandes eine so kleine Zugkraft zuläßt, daß die Bremsleisten, wenn überhaupt, nur träge schließen.

Zur Umgehung dieses Nachteiles wurden mehrere den Stand der Technik darstellende technische Lösungen gefunden. Ein Vorschlag beinhaltet die Lösung, daß vor dem Einlauf des abzubremsenden Wagens mittels starkem Stromstoß der Magnetkreis sicher in die Sättigung gebracht wird, so daß die dann entstehende Flußdichte über den Luftspalt der Bremsrille die notwendige Schließkraft für die Bremslei­ sten erzeugen kann. Alsdann erfolgt erst die Rückschal­ tung des Antriebsstromes auf die ablauftechnisch notwen­ dige Bremsstufenenergie (DE 26 53 843).

Weiterhin wurde gefunden, daß das Schaffen von Luftspal­ ten auch und insbesondere im Auflagerbereich Bremsleiste/ Polschuh durch die Anordnung von verschleißfesten Zwischen­ lagen ein leichteres Gleiten der Bremsleisten ermöglicht (CH 560 124, DD 103 607).

Es ist ferner bekannt, daß dieser Luftspalt mit einem nicht ferromagnetischen Werkstoff ausgefüllt (DE 22 28 999) wird.

Das Einbringen von Schmiermittel in den Auflagerbereich Bremsleiste/Polschuh soll ebenfalls die Gleitfähigkeit der Bremsleisten verbessern helfen (CH 560 124).

Eine weitere Variante betrifft an sich die Verbesserung des Verschleißverhaltens der Bremsleisten, wobei auf die aufgeschweißte verschleißfeste Auftragschicht statt einer mechanischen Bearbeitung eine zweite, plastische Schicht aufgebracht wird, mittels der die Rauheit der Oberfläche der verschleißfesten Schicht ausgeglichen wird (DD 254 359).

In Literaturstellen wird auf den günstigen Einfluß von Luftspalte auf Remanenz, Leerlaufbremsarbeit und damit Steuerbarkeit der Gleisbremse bei geringer Zeitverzöge­ rung hingewiesen (DE 20 03 807).

Alle genannten Maßnahmen, insbesondere aber die in den Schriften DE 26 53 843 und DE 22 28 999 dargestellten, beeinträchtigen erheblich den Wirkungsgrad der elektro­ dynamischen Gleisbremse. So benötigt der vorlaufende Stromstoß zum Bewegen der Bremsleisten neben gesondertem Schaltaufwand und Steuerungsaufwand eine Energie, die im Zusammenhang mit der Bremsung unnötig ist. Desgleich­ chen erfolgt eine Verringerung des Wirkungsgrades des Magnetkreises, sofern der Nutzfluß durch bleibende Luft­ spalte beeinträchtigt ist. Die Schmiermitteleinbringung ist vor allen Dingen nachteilig wegen des schlechten Dauerstandsverhaltens, der ständigen notwendigen Wartung und zusätzlich aus Gründen der möglichen Umweltbelastung. Außerdem ergeben sich Steuerungsschwierigkeiten aufgrund des instabilen Betriebsverhaltens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung zu schaffen, die bei Beibehaltung des optimalen Wir­ kungsgrades des Magnetkreises ein gleichfalls gutes Schließverhalten der Bremsleisten aufweist, wobei der Aufwand an Elektroenergie gesenkt werden soll.

Gemäß der Erfindung wird dies erreicht, indem in die Auf­ lagefläche der Bremsleiste oder des Polschuhs einer be­ kannten elektrodynamischen Gleisbremse versenkbar kraft­ abgestimmte elastische Bauteile eingefügt werden, durch die zwischen Bremsleiste und Polschuh ein differenzierter Luftspalt gebildet wird, der im Rangierbetrieb bei ent­ sprechender Stromeinwirkung infolge der dann aus dem Mag­ nettrog entstehenden Zugkraft gegen Null geschlossen wird. Die versenkbaren kraftabgestimmten elastischen Bau­ teile werden als Einrichtung dabei so dimensioniert, daß sie bei Kraftanteilen bis zu 35% die Bremsleiste oberhalb des Polschuhes geringfügig anlüftet, wodurch ein leichtes Gleiten der Bremsleiste, besonders in Richtung Schiene, erreicht wird. Im Betriebsfall, wenn der Magnetkreis durch das abzubremsende Rad geschlossen wird, steigt die Anzugskraft augenblicklich derart an, daß die kraftabge­ stimmten elastischen Bauteile in die jeweils angeordneten Nuten abtauchen, so daß eine vollständige, magnetflußopti­ male Auflage der Bremsleiste auf dem Polschuh entsteht. Die kraftabgestimmten elastischen Bauteile haben die Funk­ tion von Gleithilfen und sind so gestaltet, daß in Bewe­ gungsrichtung der Bremsleisten minimale Reibungswider­ stände auftreten, wobei die Oberflächen aus verschleiß­ festem und nicht oder nur schlecht magnetisierbarem Ma­ terial bestehen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles be­ schrieben. Es zeigen

Fig. 1 das Schnittbild des magnetisches Kreises der elek­ trodynamischen Gleisbremse ohne einstehende Rad­ scheibe,

Fig. 2 die Verhältnisse mit zu bremsender Radscheibe,

Fig. 3 ein Detail vom Längsschnitt durch eine mit dem kraftabgestimmten elastischen Bauteil versehene Bremsleiste,

Fig. 4 den Querschnitt durch eine mit dem kraftabgestimm­ ten elastischen Bauteil versehene Bremsleiste.

In Fig. 1 und 2 ist der Verlauf des Magnetflusses, das ist auch die Wirklinie der Zugkraft, durch eine strichpunk­ tierte Linie angedeutet. In beiden Figuren ist das U-för­ mige, nach oben offene, Magnetjoch 1 zu erkennen. Es endet in jeweils paarigen Polschuhen 2 und umschließt insgesamt eine Fahrschiene 3. Die Polschuhe 2 tragen Bremsleisten 4, wobei in Fig. 1 diese Bremsleisten 4 deutlich infolge der Wirkung von kraftabgestimmten elastischen Bauteilen 5 von der Oberfläche der Polschuhe 2 abgehoben haben. Ein ent­ standener Luftspalt 6 sichert infolge Kraftausgleichs im Feld des Magnetkreises die leichte Beweglichkeit der Bremsleisten 4 und damit das gute Schließen in die Brems­ stellung. In Fig. 2 ist der Luftspalt 6 im größeren Mag­ netkraftbereich wegen des mittels Radscheibe 7 gut ge­ schlossenen Magnetkreises durch das Abtauchen der kraft­ abgestimmten elastischen Bauteile 5 gleich Null.

Fig. 3 und Fig. 4 verdeutlichen eine mögliche Gestaltung des kraftabgestimmten elastischen Bauteils, das beispiels­ weise durch eine Kombination aus verschleißfestem Material für die auf Gleitreibung beanspruchte Oberfläche 8 und beigelegtem Federelement 9 besteht. Das verschleißfeste Material ist nicht oder nur sehr schlecht magnetisier­ bar. Einige Kunststoffe und auch einige hochlegierte Stähle erfüllen diese Forderung. Das Material für das Federelement 9 muß in der Federkonstante so gewählt wer­ den, daß die Anpassung an die Kraftbereiche, die sich aus den unterschiedlichen Flußdichten des Magnetkreises bei besetzter bzw. unbesetzter elektrodynamischer Gleis­ bremse ergeben, möglich ist, um dem Abtaucheffekt zu ge­ nügen.

Die genannte Anordnung des kraftabgestimmten elastischen Bauteiles 5 einschließlich Nut 10 ist sowohl in der Bremsleiste 4 als auch im Polschuh 2 realisierbar.

Mit der erfindungsgemäßen technischen Lösung wird es mög­ lich, die unterschiedlichen magnetischen Zustände, die in den Fällen "leere Bremse" und "durch Radscheiben besetzte Bremse" entstehen und die dadurch vorhandenen stark un­ terschiedlichen Zugkräfte, ohne große Wirkverluste mit geringst möglichem Stromverbrauch zu beherrschen.

Aufgrund der ausgezeichneten Steuerbarkeit ist eine er­ findungsgemäß gestaltete elektrodynamische Gleisbremse besonders für den automatischen Ablaufbetrieb auf Rangier­ bahnhöfen geeignet.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Magnetkreisanpassung bei elektrody­ namischen Gleisbremsen für Eisenbahnrangieranlagen, da­ durch gekennzeichnet, daß in die Auflagefläche der Brems­ leiste (4) oder des Polschuhs (2) einer bekannten elektrody­ namischen Gleisbremse kraftabgestimmte elastische Bau­ teile (5) eingefügt sind, durch die zwischen Bremsleiste (4) und Polschuh (2) ein differenzierter Luftspalt (6) gebildet wird, der im Rangierbetrieb bei entsprechender Stromein­ wirkung infolge der dann aus dem Magnettrog entstehenden Zugkraft gegen Null geschlossen wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftabgestimmten elastischen Bauteile (5) die Form und Funktion von Gleithilfen besitzen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberflächen der kraftabgestimmten ela­ stischen Bauteile (5) aus verschleißfestem und nicht oder nur schlecht magnetisierbarem Material bestehen.