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Schaltwerksteuerung für elektrische Bahnfahrzeuge Es ist bekannt,
die Fahrmotoren von Fahrzeugen durch Schaltwerke zu steuern, welche durch ferngesteuerte
Hilfsmotoren angetrieben werden. Es besteht die Forderung, die Schaltwerke mehrerer
Wagen eines Triebwagenzuges von einem einzigen Führerstand aus zu steuern, und zwar
derart, daß der Fahrer eine-ganze Reihe von Schaltstufen beherrscht. Damit die Steuerungen
dieser Forderung gerecht werden, müssen stets eine größere Zahl von Steuerleitungen
vorgesehen sein, welche die Verbindung zwischen dem Fahrschalter und den Hilfsmotoren
herstellt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltwerksteuerung
zu schaffen, welche allen Forderungen des Bahnbetriebes gerecht wird und trotzdem
möglichst wenig Steuerleitungen erfordert. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch,
daß das Schaltwerk mit der Differenzgeschwindigkeit zweier Hilfsmotoren bewegt wird.
Man kann zu diesem Zwecke die beiden Motoren ,auf die Räder eines Differentialgetriebes
wirken lassen, während das Planetenrad des Getriebes das Schaltwerk antreibt. Die
Anordnung kann so getroffen werden, daß die Motoren dann gleiche Drehzahl haben,
wenn sich der Fahrschalter und das Schaltwerk in entsprechenden Stellungen befinden.
Stehen aber die beiden Elemente auf einander nicht entsprechenden Stellungen, dann
ist zwischen den beiden Motoren ein Drehzahlunterschied vorhanden, so daß das Schaltwerk
in die der Stellung des Fahrschalters entsprechende Lage bewegt wird.
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Bei Gleichstrombahnen kann man einen Spannungsteiler verwenden, dessen
Anzapfungen an Kontaktfinger des Fahrschalters und des Schaltwerkes geführt sind.
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Bei Wechselstrombahnfahrzeugen erfolgt die Regelung der Geschwindigkeit
bzw. der Leistung der Triebmotoren durch Veränderung der den Triebmotoren zugeführten
Spannung. Die hier bereits vorhandenen verschiedenen Spannungsstufen können daher
zur Spannungsabgabe sowohl für den vom Kommandoapparat wie den vom Empfangsschaltapparat
gesteuerten Motor benutzt werden. Da jedoch die Spannungen der Triebmotoren sehr
hoch sind, empfiehlt es sich, am Kommandoschalter einen besonderen Transformator
anzuordnen. Die Spannungsanzapfungen dieses Transformators am Kommandoschalter sind
proportional den vorhandenen Spannungsstufen des Haupttransformators zu wählen.
Mit dem Empfan.gsschaltapparat können direkt die Triebmotoren gesteuert werden,
und die hier vorhandenen Spannungen können direkt oder durch Zwischenschaltung eines
Transformators, vorzugsweise eines Spartransformators, zur Steuerung des vom Empfangsschaltapparat
zu steuernden Motors verwendet werden. Die Zwischenschaltung eines Transformators
ist
zweckmäßig, wenn auch am Kommandoapparat ein solcher angeordnet
wurde, um die Steuermotoren der Schaltwalze mit gleichen Spannungen antreiben zu
können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei Verwendung bei Wechselstromfahrzeugen
ist in der Zeichnung dargestellt.
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Die der Fahrleitung entnommene Hochspannung wird einem Transformator
t zugeleitet. Damit am Fahrschalter nicht die höchste, an der Sekundärwicklung des
Transformators t auftretende, für die Triebmotoren bestimmte Fahrspannung herrscht,
wird dem Fahrschalter a eine Niederspannung zugeführt, welche der Sekundärwicklung
des Transformators t an der Klemme 9 entnommen wird. Außerdem ist ein Hilfstransformator
b vorgesehen, dessen Anzapfungen an die Kontaktfinger 13 bis 23 des Fahrschalters
geführt sind. Die Unterteilung entspricht der Unterteilung am Haupttransformator
t, dessen Anzapfungen an die Kontaktfinger des Schalt"verkes c geführt sind. Die
Kontaktfinger dienen gleichzeitig zur Steuerung des Antriebsmotors m. Parallel zum
Antriebsmotor liegt der eine Hilfsmotor f, welchem zur Verminderung der Spannung
ein Spartransformator d vorgeschaltet ist. Der andere auf das Differentialgetriebe
g wirkende Hilfsmotor e ist in Reihe mit den Fahrschalterkontakten geschaltet. Die
Sonnenräder des Differentialgetriebes i und k, welche von den beiden Hilfsmotoren
e und f angetrieben werden, drehen sich im entgegengesetzten Sinne,
so daß, je nachdem ob der eine oder der andere Hilfsmotor im Betrieb ist, das Planetenrad
l sich in dem einen oder anderen Sinne bewegt. Das Planetenrad nimmt das Gehäuse
und das Kegelrad p mit, welches über das Kegelrad g das Schaltwerk c bewegt.
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Ein von dem Spannungsunterschied an den Motorklemmen beeinflußtes
Schütz h schaltet die beiden Hilfsmotoren e und f derart, daß bei Stromloswerden
seiner Spule die beiden Motoren von den Spannungsquellen abgeschaltet werden.
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Wird der Fahrschalter a in die Stellung L
gebracht, so
wird über dessen Kontaktfinger i f, 1a und 13 das Hauptschütz o und gleichfalls
der Hilfstransformator b an Spannung gelegt und am Hilfstransformator b an dessen
Klemme :2o Strom entnommen, der über die Kontakte 2o und 18 des Fahrschalters a,
über die Drosselspule za, die Spule des Schützes h,
die Kontakte o2 des Schützes
o, den jetzt nur als Widerstand wirkenden Transformator d über die Kontakte o1 des
Schützes o zur Erde geführt wird. Hierdurch wird das Schütz la angezogen, und über
dessen Kontakte lag fließt jetzt auch ein Teil des von der Drosselspüle aa kommenden
Stromes durch den Hilfsmotor e nach Erde. Der Motor e dreht über das Differentialgetriebe
g das Schaltwerk c in der Richtung auf Stellung 1. Auf dieser Stellung erhält der
Triebmotor na Spannung von der niedrigsten Spannungsklemme l des Haupttransformators
t über die Kontaktfinger i und 25 des Schaltwerkes c. Parallel zum Tr iebmotor an
erhält der Hilfstransformator d und durch diesen der Hilfsmotor f eine Spannung
in gleicher Höhe wie der Motor e. Da aber die Spannungen an den Klemmen e1 und f1
der Hilfsmotoren e und f gegen Erde jetzt gleich sind, wird auch die Spannung
an den Klemmen der Schaltspule des Schützes 1a gleich Null. Dieses fällt somit ab
und schaltet die beiden Motoren e und f über seine Kontakte hl und h2 ab, so daß
das Schaltwerk mit Sicherheit zum Stillstand kommt. Wird jetzt der Fahrschalter
a in eine weitere Stellung bewegt, so zieht erst das Schütz da an und schaltet die
Hilfsmotoren e und f ein. Die Drehzahl des Motors e überwiegt infolge seiner höheren,
diesem Motor zugeführten Spannung gegenüber der Drehzahl des Motors f, so daß das
Schaltwerk c so lange weitergedreht wird, bis die Spannung des Motors f und damit
die Drehzahl der Spannung bzw. Drehzahl des Motors e gleichgeworden ist. Dann fällt
das Schütz da wieder ab, und die Motoren e und f werden ebenfalls
stromlos. Wenn der Fahrer den Fahrschalter stets nur um eine Stellung weiterbewegt
und auf dieser Stellung anhält, würde das Schütz h bei jedem Schaltschritt einmal
anziehen und abfallen. Dies kann man dadurch vermeiden, daß man das Schütz h mit
einer Abfallverzögerung ausstattet, so daß es noch kurze Zeit, nachdem die Spannungsgleichheit
an den Hilfsmotoren hergestellt ist, seine Kontakte geschlossen hält. Dies würde
im Betrieb .des Schaltwerkes nichts ändern, denn die Hilfsmotoren laufen mit gleicher
Drehzahl im entgegengesetzten Sinne um, so daß das Planetenrad des Differentialgetriebes
und damit,das Schaltwerk stillsteht, genau so, als wenn das Schütz h abgefallen
wäre. Es ist lediglich vermieden, daß das Schütz abfällt und gleich wieder anzieht,
sofern innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeit die nächste Fahrstufe angesteuert
wird.
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Ist das Schaltwerk c auf seiner höheren Schaltstufe angelangt und
wird jetzt der Schalter a in eine niedere Schaltstellung gebracht, so tritt an den
Klemmen der Schaltspule des Schützes h wieder eine Spannung auf, die das Schütz
zum Anziehen bringt und über seine Kontakte hl und 1a2 die Motoren e und
f einschaltet. Der Motor f erhält jetzt eine höhere Spannung -als
der Motor e, so .daß über das Differentialgetriebe g die Schaltwalze
c
in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, und zwar so lange, bis Fahrschalter
a und Schaltwalze c auf entsprechenden Stellungen stehen. Erfolgt die Rückdrehung
des Schalters a bis in seine Nullstellung, so wird hierdurch das Triebmotorschütz
o abfallen und der Triebmotor m zur Ruhe kommen. Da der Hilfstransformator d durch
die Abschaltung des Triebmotors in nunmehr ebenfalls spannungslos geworden ist,
wird auch seine Verbindung mit dem Steuermotor f an dein Kontakt o. des Schützes
o aufgehoben und der Motor f über den Kontakt o3 des Schützes o, die Kontakte 9
und 26 direkt mit dein Haupttransformator t, Klemme 9, verbunden. Es tritt jetzt
ein Stromlauf vom Haupttransformator t (Klemme 9) über die Kontaktfinger 9 im.d
26 des Schaltwerkes c, den Kontakt o3 des Schützes o, die Spule des Schützes k,
die Drosselspule 7t, die Kontakte 18 und i9 am Schalter a zur Erde. Das Schütz h.
zieht an, und es fließt jetzt ein Teil des vom Haupttransformator t kommenden-Stromes
über den Kontakt lal am Schütz lt zum Hilfsmotor f. Der Motor e ist
spannungslos, denn er liegt einerseits mit der oberen Ankerklemme .an Erde. Andererseits
liegt er mit der unteren Klemme des Feldes e1 iiber den Schalter 1a., die untere
Hälfte der Drosselspule st, die Kontaktfinger 18 und i9 sowie den Belag des Fahrschalters
a gleichfalls an Erde. Er ist also gleichsam über Erde kurzgeschlossen. Daher wird
das Schaltwerk c durch den :Motor f in die Nullstellung zurückbewegt. Sobald die
Stellung i überschritten ist. wird der dem Motor f und dem Schütz lt zugeführte
Strom an den Kontakten 9 und 26 des Schaltwerkes c unterbrochen, und das Schaltwerk
c kommt in der Nullstellung zur Ruhe.
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An Stelle nur eines Schaltwerkes c, wie in den Abbildungen gezeigt,
können natürlich auch mehrere gleichzeitig von dem gleichen Kommandoschalter a im
gleichen Sinne betätigt werden.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit der Schaltgeschwindigkeit
am Fahrschalter auch die Schaltgeschwindigkeit des Schaltwerkes wächst. Wenn der
Fahrer also die Stufen allmählich einschaltet, dann folgt auch das Schaltwerk allmählich.
Bewegt er nun aus irgendeinem Grunde den Fahrschalter schnell in die Nullstellung
zurück, dann wird der Spannungsunterschied an .den Hilfsmotoren e und f und damit
deren Drehzahlunterschied außerordentlich groß, und das Schaltwerk wird rasch in
die Nullstellung zurückgeführt. Eine Rückführfeder wie bei :den bekannten Anordnungen
ist durch die Anordnung gemäß der Erfindung vermieden.