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Vielfachsteuerung für elektrische Triebwagenzüge An die Steuerungen
von Triebwagenzügen «-erden eine Anzahl von Bedingungen gestellt, welche für ein
betriebssicheres Arbeiten unerläßlich sind. Wesentliche Bedingungen, «-elche naturgemäß
bei möglichst einfacher Bauart erzielt werden müssen, sind vor allem die Forderungen,
daß die Triebwagen einzeln wie auch zugmäßig in beliebiger Anzahl betrieben und
daß die Kurzschlußabbremsung auch beim Stromloswerden der Strecke regelbar durchgeführt
werden kann. Zu der möglichst allen Bedingungen entsprechenden Regelung ist es erforderlich,
daß man die Zahl der Anfahr- und Bremsstellungen beliebig erhöhen kann, ohne eine
zu große Anzahl von Steuerleitungen in Kauf nehmen zu müssen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf die vorteilhaften Druckmittelantriebe.
Der an sich bekannte hydraulische Antrieb ist zweifellos dein Druckluftantrieb überlegen,
da die Erzeugung des Druckes bedeutend einfacher ist als bei Druckluftsteuerungen.
Für die Erzeugung von Druckluft ist ein besonderes Aggregat, bestehend aus einem
Antriebsmotor und einem Kompressor, erforderlich, welches naturgemäß einen hohen
Anschaffungspreis erfordert und außerdem im Betriebe nicht sehr wirtschaftlich ist,
da der Wirkungsgrad in Rechnung gezogen werden inuß. Abgesehen davon nimmt ein derartiges
Aggregat viel Platz ein. Die Druckluft selbst muß, da sie pro Raumeinheit nicht
sehr große Kräfte zu übertragen vermag, in einem besonderen, verhältnismäßig großen
Behälter aufgespeichert werden, damit bei Verbrauch von Druckluft der Druck nicht
zu schnell sinkt und den Betrieb in Frage stellt. Bei mehreren Triebwagen wiederholt
sich die Verwendung dieses Aggregates für jeden Triebwagen, es sei denn, man will
auf dem führenden Triebwagen eine besonders große Ausrüstung und zahlreiche Leitungen
und Druckluftkupplungen in Kauf nehmen.
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Es sind hydraulische Antriebe zur Steuerung von Bremsen bekannt geworden,
bei welchen ein Kolben gleichzeitig als Arbeitskolben und als Kolben zum Erzeugen
des Druckes der Arbeitsflüssigkeit wirkt. Zum Lösen der Bremse wird ein Solenoid
erregt; dieses drängt über den Kolben die Flüssigkeit in den Druckspeicher. Dabei
saugt der Kolben auf der anderen Seite über das Rückschlagv entil Flüssigkeit aus
dem Behälter. Gegen eine Rückbewegung ist der Kolben dadurch gesichert, daß der
Ventilteller des Rückschlagventils keine Flüssigkeit durchläßt. Diese Anordnung
ist für Schaltwerksantriebe nicht verwendbar. Durch die Tatsache, daß der Kolben
gleichzeitig zur Arbeit und zum Aufspeichern des Druckes dient, ist es erforderlich,
für jeden einzelnen Antrieb die gesamte v orbeschriebene Anordnung mit dem Druckspeicher
und Flüssigkeitsspeicher sowie dem Rückschlagventil vorzusehen. Dadurch
wird
die Anordnung nicht unwesentlich verteuert. Abgesehen davon ist auch keine Sicherheit
in Abhängigkeit von der Fahrspannung gegeben, denn selbst wenn das Solenoid stromlos
wird, kann der Kolben unter dem im Druckspeicher herrschenden Druck nicht anziehen,
da das Rückschlagventil geschlossen bleibt. -Die Erfindung löst die ihr gestellte
Aufgabe dadurch, daß die Druckflüssigkeit von einem Kraftspeicher beeinflußt ist,
welcher von einem von Hand gesteuerten und von der Fahrspannung abhängigen Rückholsolenoid
aufgeladen wird. Die umfangreichen, zur Erzeugung von Druckluft erforderlichen Ma-,
schinen, Speicher usw. kommen in Fortfall; statt dessen ist lediglich ein Solenoid
mit Feder und einem Kolben mit der Druckflüssigkeit erforderlich. Auch eine Aufspeicherung
des Druckmittels ist nicht in dem Maße wie bei Druckluftantrieben nötig.
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In der Zeichnung ist die Steuerungsanordnung für einen Triebwagen
veranschaulicht. i stellt das Fahrschaltwerk und 2 das Bremsschaltwerk dar. Beide
Apparate werden vom Kolben 3 bzw. 4 über Zahnstangen 5 bzw. 6 und Zahnräder 7 bzw:
8 bewegt. Die Kolben 3 und 4. werden von der Druckflüssigkeit, beispielsweise 01,
beeinflußt. Der Öldruck wird durch eine Druckfeder 9 erzeugt, die auf den Kolben
io wirkt. Das Spannen der Feder 9 und damit das Zurücksaugen des Öles wird durch
ein Solenoid i i besorgt. Die Zylinder, .in denen sich die Kolben 3, 4 und io bewegen,
sind mit 13 bzw. 14 und 12 bezeichnet. 15 ist das -elektrisch gesteuerte Öleinlaßventil
für das Fahren (Zylinder 13), 16 das Olauslaßventil für das Rückholen des Fahrschaltwerkes.
-17 ist das elektrisch gesteuerte Ölein-und -auslaßventil für das Bremsen. Das Rückholen
der Schaltwerke wird durch die Federn 18 und i9 unterstützt. Die Ventile 15, 16,
17 sowie das Rückholsolenoid i i werden durch die Meisterfahrschalter 2o bzw. 21
gesteuert. Der Steuerstrom wird dem Stromabnehmer 22 entnommen; es können naturgemäß'
Steuerstromwiderstände mit Anzapfungen o. dgl. verwendet werden. Diese Steuerstromapparate
und der Hauptautomat werden der Einfachheit halber in der Zeichnung fortgelassen.
31 bis 35 sind die Steuerstromleitungen.
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In der dargestellten Lage der Elemente sind die Ventile 15 und 17
geschlossen, da der Stromkreis der Spule für das Ventil 17 geschlossen ist und der
Wagen an Spannung liegt. Kurz vor Erreichung der Nullstellung hatte sich der Steuerschalter
2o auf der Stellung »Rückhohen« befunden, auf welcher die Spule il für das Rückholsolenoid
über das Segment 44 und die Leitungen 26 und 34 erregt worden war, so daß die Feder
9 aufgeladen und in die gezeichnete Lage bewegt wurde (Bereitschaftsstellung). Obwohl
in der gezeichneten Stellung der Magnet i i stromlos wird, wird der gespannte Zustand
der Feder beibehalten; da das im Zylinder eingeschlossene Öl nicht entweichen kann.
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Der Betrieb des Wagens gestaltet sich nun folgendermaßen I. Fahren
Der Fahrer bringt durch Linksdrehung der Fahrkurbel den Meisterfahrschalter 2o von
der Nullstellung in die Stellung »Fahren«. Dadurch erhalten die durchgehenden Leitungen
31 und 32 über das Segment 4o bzw. 41 und die Leitung 23 bz-w. 24 Strom. Die Leitung
33 erhält sowohl in der Nullstellung als auch in der Fahrstellung des Meisterfahrschalters
über das Segment 42 und die Leitung 25 Strom und hält das Bremsventil 17 durch die
Spule 6o geschlossen. Durch die Leitung 32 wird das Auslaßventil 16 geschlossen;
die Leitung 31 dagegen öffnet das Fahrventil 15. Das Öl 28 treibt nun den Kolben
3 unter dem Druck der Feder 9 vorwärts. Das Fahrschaltwerk wird in die einzelnen
Fahrstellungen gedreht.
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Geht der Fahrer mit der Fahrkurbel in die Stellung »Stehenbleiben«
zurück, so wird das Fahrventil 15 stromlos und durch die Feder 29 geschlossen. Der
Öldruck ist abgedrosselt, und das Fahrschaltwerk bleibt in der betreffenden Fahrstellung
stehen. Geht der Fahrer jetzt wieder auf »Fahren«, so schaltet das Fahrschaltwerk
i weiter. Das Weiterschalten und Anhalten des Fahrschaltwerkes läßt sich also den
Fahrstellungen entsprechend beliebig oft wiederholen.
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Soll das Fahrschaltwerk in die Nullstellung gebracht werden, so geht
der Fahrer mit der Fahrkurbel zurück in die Stellung »Rückholen«. Dadurch werden
die Leitungen 31
und 32 stromlos; das Ventil 15 wind geschlossen und das Ölauslaßventil
16 durch die Zugfeder 30 geöffnet. Gleichzeitig erhält das Rückholsolenoid
i i Strom über das Segment 44 und die Leitung 34. Das 01 wird jetzt durch die Arbeitsleitung
61, das geöffnete Ventil 16, die Rückführleitung 59 sowie durch ein Rückschlagventil
36 in den Hauptzylinder 12 zurückgesogen. Da das Öl weder durch das geschlossene
Ventil 15 noch durch das Rückschlagventil 36 entweichen kann, ist die Bereitschaftsstellung
wiederhergestellt. II. Bremsen (normal) Der Fahrer bringt durch Rechtsdrehung der
Fahrkurbel den Meisterfahrschalter 2o in die Stellung »1*"Tormalbremsung«. Die Leitung
33 wird stromlos und daher das Bremsventil
17 durch die Feder 37
geöffnet. Das Öl 28 treibt jetzt den Kolben 4. vorwärts; das Bremsschaltwerk
2 wird in die einzelnen Bremsstellungen gedreht. Bewegt der Fahrer die Kurbel in
die Stellung »Stehenbleiben« zurück, so erhält die Spule 6o des Ventils 17 über
das Segment 4.5 sowie die Leitungen 33 und 25 Strom, und das Ventil wird geschlossen.
Der Öldruck ist abgedrosselt, und das Bremsschaltwerk 2 bleibt in der betreffenden
Bremsstellung stehen. Geht der Fahrer jetzt wieder auf »Normalbremsung«, so schaltet
das Bremsschaltwerk weiter. ' Das Weiterschalten und Anhalten des Bremsschaltwerkes
2 läßt sich also den Bremsstellungen entsprechend beliebig oft wiederholen.
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Soll das Bremsschaltwerk in die Nullstellung gebracht werden, so geht
der Fahrer mit der Fahrkurbel -zurück bis auf die Stellung »Rückpolen«. Die Leitung
33 wird stromlos und das Ventil 17 geöffnet. Gleichzeitig erhält das Rückholsolenoid
i i Strom über das Segment 46 sowie die Leitungen 34 und 26. Das Öl wird in den
Hauptzylinder zurückgesogen, und die Bereitschaftsstellung ist «-federhergestellt.
In der Nullstellung erhält die Spule 6o des Ventils 17 auf dem bereits bezeichneten
Wege Strom, so daß das Ventil 17 geschlossen und die Bereitschaftsstellung eingehalten
wird. Um zu verhindern, daß die Schaltwerke i und 2 auf irgendeiner Zwischenstellung
stehenbleiben, sind an sich bekannte Momentschaltvorrichtungen 38 und 39 vorgesehen.
11I. Gefahrbremsung In diesem Falle ist es notwendig, daß das Bremsschaltwerk mit
gesteigerter Geschwindigkeit in die einzelnen Bremsstellungen gedreht wird. Zu diesem
Zwecke wird der Kern des Rückholsolenoids noch von der Spule So beeinflußt, welche
die Wirkung der Feder 9 unterstützt. Nach Beginn der Gefahrbremsung erhält die Spule
So des -Solenoids von dem jetzt als Generator arbeitenden Motor I über den Meisterkontroller
Strom und verstärkt mittels seiner Zugkraft den Öldruck. Dieser Stromkreis hat folgenden
Verlauf: Von Erde über den Anker des Motors I, den Kontaktfinger 51 und das Segment
4.7 des Schalters 2o, die Leitung 52, die Spule So, die Leitung 53, das Segment
4.8 des Meisterfahrschalters 21, die Leitung 54., die Steuerleitung 35, den geschlossenen
Kupplungsdeckel 55 zur Erde. Die Leitung 35 wird durch den Deckel 55 der nicht dargestellten
Kupplung an Erde gelegt. Bei gekuppelten Wagen ist also die Erdung unterbrochen.
Der Strom geht also in diesem Falle bis zum Ende des Zuges, d. h. bis zur letzten
Steuerstromkupplung, deren Deckel geschlossen ist und auf diese Weise die Leitung
35 an Erde legt. Die Gefahrbremsung läßt sich durch Rückdrehen der Fahrkurbel jederzeit
aufheben bzw. in eine Normalbremsung verwandeln.
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IV. Bremsung beim Ausbleiben der Netzspannung In diesem Falle setzt
sofort die Normalbremsung ein, da. die Spule 6o des Bremsventils 17 stromlos und
dieses durch die Feder 37 geöffnet wird. Der Fahrer kann hierbei auch die unter
III beschriebene Gefahrbremsung jederzeit durchführen. V. Durchreißen der Fahrkurbel
bei Netzspannung von der letzten Fahrstellung in eine der Bremsstellungen Es ist
Vorsorge getroffen, daß das Bremsventil 17 erst dann stromlos wird, wenn das Fahrschaltwerk
i - in der Nullstellung angekommen ist. Die Überbrückung geschieht durch ein Segment
56 auf dem Fahrschaltwerk. Dieses Segment überbrückt in allen Stellungen des Fahrschaltwerkes
außer in dessen Nullstellung das Segment 4.2 des Meisterfahrschalters. Der betreffende
Stromkreis läßt sich unmittelbar aus der Zeichnung entnehmen. VI. Beeinflussung
der Durchschaltgeschwindigkeit von Fahr-und Bremsschaltwerk durch die Stromstärke
Erreicht die Stromstärke beim Fahren einen zu hohen Wert, so wird die Durchschaltgeschwindigkeit
des Fahrschaltwerkes durch die Stromwächterspule 57, die z. B. auf eine Bandbremse
58 wirkt, vermindert. In anderer Weise wird das Breinsschaltwerk durch die Bremsstromstärke
beeinflußt. Das Ventil 17 wird durch die Spule 27 geschlossen, wenn diese von dem
als Generator arbeitenden Motor I oder II einen zu hohen Strom erhält. Das Bremsschaltwerk
wird angehalten und schaltet erst weiter, wenn der Strom wieder abgeklungen ist.
Die Kurzschlußabbremsung regelt sich also bei normaler Bremsung, Gefahrbremsung
wie auch bei einer Bremsung, verursacht durch Ausbleiben der Netzspannung, selbsttätig.
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Der Ölinhalt des Hauptzylinders muß so gewählt werden, daß der halbe
Inhalt für die Betätigung eines der Schaltwerke ausreicht, so daß die restliche
Hälfte stets noch eine Reservekraft darstellt. Dementsprechend müssen auch die Feder
9 und die Solenoide i i und So bemessen sein. Die räumliche Anordnung der einzelnen
Ölzylinder wählt man am besten so, daß das Zurücksaugen des Öles in
den
Hauptzylinder durch das natürliche Gefälle unterstützt und somit beschleunigt wird.
Es müssen also die Ölzylinder mit den Kolben 3 und 4 am höchsten und der Hauptzylinder
mit dem Kolben io am tiefsten liegen.
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Selbstverständlich kann der Öldruck auch durch einen Achskompressor
oder durch eine von einem Motor angetriebene Pumpe hergestellt werden.