DE855570C

DE855570C - Stufenlose Regelschaltung fuer elektrische Bahnen

Info

Publication number: DE855570C
Application number: DEP381A
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl-Ing Bauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-11-13

Description

Stufenlose Regelschaltung für elektrische Bahnen Es ist für elektrische Bahnen allgemein bekannt, daß eine Erhöhung der Stufenzahl der Fahr- und Bremsschaltung die Anfahrbeschleunigung und die Bremsverzögerung ganz wesentlich verbessern kann. Daher werden neue Fahrzeugausrüstungen mit viel- und feinstufigen Steuerungen geliefert. Die vielstufigen Steuerungen haben bei Straßenbahnen unter Verwendung von Starkstromfahrschaltern eine Verdoppelung der Anfahr- und Bremsstufen gebracht. Feinstufige Steuerungen wurden unter Anwendung von Rundkollektor- oder Flachbahnreglern mit einem Vielfachen der Stufenzahl ausgeführt, wobei die untere Grenze durch die noch erträgliche Funkenbildung beim Fortschalten von Stufe zu Stufe bedingt ist.
Die stufenlose Regelung, d. h. Widerstandsänderung ohne Stufensprünge, ist für Gleichstrombahnmotoren bisher nur unter Verwendung von besonderen Umformersätzen bei Schnellbahnen ausgeführt worden. Bei Straßenbahnen ist jedoch der damit verbundene Aufwand an Raum und Gewicht im allgemeinen nicht tragbar.
Der Gegenstand der Erfindung gibt für die technische Ausführung einer stufenlosen Steuerung für Bahnmotoren neue bauliche Möglichkeiten, die im Vergleich zu den .bisher bekannten Ausführungen .ganz beträchtliche Werkstoff -undGewichteinsparungen mit sich bringen.
Das Verfahren, mit Hilfe einer Säule von Kohleplättchen einen durch Druck veränderlichen Widerstand herzustellen, ist an sich bekannt und im Fachschrifttum beschrieben worden. Dieses Verfahren kommt z. B. für die Feldregelung elektrischer Maschinen in Betracht, wobei den Kohledruckrezlern jedoch nur eine verhältnismäßig geringe Leistungsaufnahme zugemutet wird.
Aus den bekannten Anwendungsbeispielen war nicht ohne weiteres die Brauchbarkeit für die Regelung von Gleichstrornbahnmotoren zum Anfahren und Bremsen elektrischer Züge vorauszusehen. Die starken Ströme und die hohen Spannungen des Hauptstrommotors im Bahnbetrieb machen die Beherrschung großer Schaltleistungen zur Voraussetzung. Diese waren aber nach der allgemeinen Übung bisher nur mit den eingangs beschriebenen Schalteinrichtungen zu beherrschen. Die Brauchbarkeit der Kohledruckregelung für den Bahnbetrieb konnte erst durch praktische Versuche festgestellt werden. Dabei hat sich ergeben, daß für den Bahnbetrieb neben der Regelung der Fahrmotoren noch weitere Anwendungsbeispiele in Betracht kommen, die in den Abbildungen der Zeichnung dargestellt sind.
Die Anfahrschaltung der Abb. r stellt die zweimotorige Reihenschaltung dar, bei der die Kontaktsäule K für die stufenlose Regelung parallel zu einem nicht stufenweise abschaltbaren Widerstand ,üblicher Bauart geschaltet wird. Die Kontaktsäule wird unter stetig ansteigenden Druck gesetzt, wodurch sich der Widerstandswert stufenlos verringert. In der Endstellung des Reglers wird der Restwiderstandschließlichkurzgeschlossen. DerParallelwiderstand bezweckt die Verminderung der Verlustleistung in der Kontaktsäule bei höheren Widerstandswerten und ferner die funkenfreie Abschaltung. Der Parallelwiderstand kann entfallen,- ohne daß dadurch die stufenlose Regelung selbst beeinträchtigt wird.
Aus der gleichen Darstellung ist die Anfahrschaltung der Motoren in Parallelschaltung zu entnehmen. Beim Übergang von Reihen- auf Parallelschaltung ist vorgesehen, daß der Regler entlastet wird.
Die Bremsschaltung der Abb.2 verwendet den gleichen Druckregler für den gesamten Regelbereich der Bremse. Auch hierbei ist vorgesehen, daß auf der Endstufe der Restwiderstand kurzgeschlossen wird.
Da bei Verwendung von Kontaktsäulen eine Teilung der Widerstandsgruppen keinen vermehrten ,Aufwand mit sich bringt, kann die Trennung der Bremskreise für jeden einzelnen Motor mit Vorteil angewendet werden. In den Abb. 3 und 4 ist die Schaltung mit getrennten Widerstandsgruppen dargestellt.
Die Übertragung der Handbremsbetätigung vom Triebwagen auf den Beiwagen und die Regelung der Bremskraft waren bisher noch ungelöst. In Abb.5 ist eine Anordnung mit den Bremsmagneten ml im Triebwagen und m$ im Beiwagen angegeben, die es mit Hilfe des im Triebwagen untergebrachten und- vom Fahrer bedienten Kohledruckreglers K ermöglicht, elektrischen Zusatzbremsen, die von der Fahrleitung oder einer sonstigen Stromquelle gespeist werden, einen beliebig veränderlichen Strom zuzuführen und die Bremskraft zu regeln. Dadurch wird für elektrische Bahnen eine zweite durchgehende und regelbare Bremse geschaffen.
Auch der Ausgleich der Wagenbelastung ist mit Hilfe des Kohledruckreglers in vollkommener Weise durchführbar, da die mit der Belastung veränderliche Durchfederung auf einen Kohledruckregler K übertragen werden kann, dessen Widerstandsänderung die Bremsmagnete beeinflussen soll. In Abb.6 ist eine entsprechende Schaltung als Beispiel für den Lastausgleich bei einer durch Bremsmagnete ml und m2 betätigten Bremsvorrichtung dargestellt. Das gleiche Verfahren ist auch für selbstätige Anfahr- und Bremsschaltungen anwendbar.
Die technische Ausführung des Reglers erfordert die Lösung von baulichen Einzelaufgaben, um den Anforderungen des Bahnbetriebes gerecht zu werden.
Bei der Bemessung ist auszugehen von der im Widerstand beim Anfahren und Bremsen des Zuges zu vetrichtenden Arbeit. Daraus erfolgt die Bemessung in bezug auf die Abführung der Wärme.
Die Größe der betrieblich bedingten Anfahrbeschleunigungen und Bremsverzögerungen legt die Stromstärke fest, die für die Querschnittsbestimmung der Widerstandselemente von Bedeutung ist.
Außerdem ist zu beachten, daß bei geringstem Reibwert zwischen Rad und Schiene (Laubfall, Pulverschnee usw.) die Adhäsionsgrenze nicht überschritten werden darf. Dies bedingt einen über den Normalwert erhöhten Widerstand.
Aus diesen Bedingungen ergeben sich ganz bestimmte Abmessungen der Kontaktsäule in Länge und Querschnitt. Da bei den Fahrzeugen elektrischer Bahnen die für Schaltgeräte verfügbaren Räume äußerst beschränkt sind, muß die bauliche Gestaltung des neuen Reglers hierauf Rücksicht nehmen.
Um die Kontaktsäule unterzubringen, ist die Aufteilung in mehrere Elemente notwendig. Dies bedingt jedoch, daß diese Elemente gleichzeitig und gleichmäßig betätigt und geregelt werden können. Um diese Forderung zu erfüllen, kommen als bauliche Maßnahmen die Abstimmung der Elemente in bezug auf gemeinsame Betätigung und die federnde Rückstellung der Druckstücke in Betracht.
Für die Kontaktsäulen ist an sich nur ein geringer Hub notwendig. Durch geeignete Übersetzung ist der Weg für die Betätigung zu vergrößern, damit eine feinfühlige Änderung gewährleistet ist.
Um den Kontaktdruck auf zulässige Werte zu begrenzen, unabhängig davon, welchen höchsten Druck der Fahrer auf den Betätigungshebel ausübt, kann in das Gestänge eine einstellbare Feder eingebaut werden. Hierdurch wird zugleich eine Verlängerung des Betätigungsweges erreicht und bei längerem Übertragungsgestänge ein toter Gang verhindert.
Während bei den üblichen Steuerungen die Ordnungsschaltung durch die gleiche Betätigungsvorrichtung, z. B. Fahrkurbel bei Straßenbahnen oder Fußhebel bei dem Oberleitungsomnibus, vorgenommen wurde, wird bei dem Gegenstand der Erfindung zweckmäßigerweise hiervon abgegangen und die Betätigung der Ordnungsschaltung und der Regelschaltung getrennt, um für die Betätigung der Regelschaltung größere Freizügigkeit zu erhalten.
Da der Regler für die verschiedenen Stellungen der Ordnungsschaltung, z. B. Reihenschaltung der Motoren, Parallelschaltung und Bremsschaltung. jeweils neu zu betätigen ist, wird der Ordnungsschalter gegen den Regler in der Weise verriegelt, daß die Weiterschaltung nur nach Ausschaltung des Reglers möglich ist.
Für den Regler wird im allgemeinen Fußschaltung angewendet, während der Ordnungsschalter zweckmäßig von Hand betätigt wird. Es ist jedoch ohne weiteres, z. B. für den Oberleitungsomnibus, eine gemeinsame Fußbetätigung möglich.
Die Anordnung eignet sich ebenso für die Unterbringung unmittelbar im Führerstand des Triebwagens, wie auch als Zentralfahrschalter, der von den Führerständen durch mechanische Gestänge oder mittels elektrischer Übertragung angetrieben wird. Die Verwendung ist in gleicher Weise für Einzelsteuerung (Einzeltriebwagen), wie für Mehrfachsteperung (mehrere Triebwagen gekuppelt) möglich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Stufenlose Regelschaltung für elektrische Bahnen, dadurch gekennzeichnet, daß für die stufenlose Regelung der Anfahr- und Bremsströme Kontaktsäulen verwendet werden.
2. Regelschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des überlicherweise stufenweise geschalteten Widerstandes Kontaktsäulen treten.
3. Regelschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß stufenlos schaltende Kontaktsäulen bei der Reihen- und Parallelschaltung verwendet werden.
4. Regelschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß stufenlos schaltende Kontaktsäulen bei der Bremsschaltung mit getrennten Bremskreisen verwendet werden.
5. Regelschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, <laß stufenlos schaltende Kontaktsäulen für die Fernübertragung und Regelung von Zugsteuerungen beim Fahren und Bremsen verwendet werden.
6. Regelschaltung für elektrische Bahnen, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktsäulen für die Regelung von elektrischen Zusatzbremsen, insbesondere bei der Übertragung auf Beiwagen, verwendet werden.
7. Regelschaltung für elektrische Bahnen, dadurch gekennzeichnet, daß der Belastungsstrom von Fahrzeugbremsen zum Ausgleich der Fahrzeuglast durch Anwendung von Kontaktsäulen beeinflußt wird. B.
Regelschaltung für elektrische Bahnen, dadurch gekennzeichnet, daß selbsttätige Steuerungen für das Fahren und Bremsen zum Ausgleich der Fahrzeuglast durch Anwendung von Kontaktsäulen beeinflußt werden.
9. Regelschaltung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kontaktsäulen gleichzeitig und gleichmäßig von einem Gestänge oder durch Regelmagnete betätigt werden. io.
Regelschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kontaktsäulen durch besondere Regelvorrichtungen abgestimmt werden. i i.
Regelschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke der Kontaktsäulen eine federnde Rückstellung erhalten, die bei Aufhebung des Kontaktdruckes wirksam wird.
12. Regelschaltung nach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakthub übersetzt wird.
13. Regelschaltung nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsweg durch Einbau eines Federsystems vergrößert und damit auch der Kontaktdruck begrenzt wird.
14. Regelschaltung nach Anspruch i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung als Zentralfahrschalter ausgebildet ist. 15. Regelschaltung nach Anspruch i bis 1,4, dadurch gekennzeichnet, daß sie für Ein- oder Mehrfachsteuerung verwendet wird.
Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 2657o, 671 267, 505 329; ETZ 56 (1935), S. 263; ETZ 58 (1937) S. 1111 ff., 1138 ff.