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Steuergerät für Nockenläufer- und Zentralschalter Es ist bekannt,
zwei und vier Motoren eines Triebwagens durch hanfilbediente Plattform- und Zentralfahrschalter
zu steuern. Bei Zügen .dagegen, die aus zwei Triebwagen und einem zwischen beiden
laufenden Beiwagen bestehen, läßt sich diese Steurung für die Motoren des hinteren
Triebwagens nicht mehr :anwenden, es sei-dien n, -daß der Fahrschalter für Fernbetätigung
eingerichtet wird oder statt dessen Steuerungen verwendet werden, 'bei denen die
Schütze elekt.romagnet,iiscli oder elektropn(eum,atiisch betätigt werden. Diese
Steuerungen aber haben in den bekannten Ausführungen den Nachteil, daß spie eine
sehr große Zahl von Steuerleiturigen !benötigen, die über selbsttätige Kupplungen,
vom vorderen Triebwagen durch den Beiwagen zum hinteren Triebwagen hin durchgeführt
werden müssen. Für jede durchgehende Leitung muß ein Kontakt vorhanden sein. Ihre
Zahl kann -bis auf 4.5 und mehr ansteigen. Daraus ergibt sieh eine insbesondere
für Straßen.,bah.ntrilebwagen ungewöhnliche Größe der Kupplungsköpfe und Kontaktstellen.
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Die damit verbundenen Nachteile zu beseitigen, ist Aufgabe der Erfindung.
Sie betrifft ein elektropneumati.sches Steuergerät insbesondere für die Steuerung
von Nockenläu@ferschaltern und-,d-en Antrieb von Zentralfahrschaltern. Darüber hinaus
aber
bietet das Steuergerät auch die Möglichkeit, die bekann:ten
elektropneumatischen Steuerungen wesentlich zu; vereinfachen, tda zur Beeinflussung
des Steuervorganges nur noch zwei durchgehende Leitungen benötigt werden-. Zur Anpassung
an die jeweils vorliegenden tbetrieblichen Verhältnisse sieht die - Erfindung verschiedene
Ausfiihrungsformen vor, die in den Abb. i bis '4 der Zeichnung da.rgestollt sind.
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Abb. i zeigt das Steuergerät in der Ausführung zur Steuerung von Nockenläuferschaltern
oder elektropnenmatischen Schützen; Abb. 3 stellt ein Steuergerät zur Betätigung
eines Zentralfahrschaltersdar, während Abb. 2 eine Ausführungsform in Ansicht und
Schnitt zeigt, bei der die Kolbensteurung durch einen Servomotor mit drehbarem Kollbensegment
ersetzt is.t.
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Seine Hauptteile sind die Zylinder K und L, die Kolben, N und S, die
Gegendruckfedern P und R, die Steuerventile M und n, die Magneten ca und
b für die Steuerventile Mund n, die Schnellschlußfedern c und d, die Kolbenstangen
mit Sperrvorrichtung, bestehend aus Magnet g, Riegel e und Rastenreihe
f,
die Anschiußöffnungen i bi,s 17 in den Zylindern K und; L für die Steuerleitungen
F und G, die Auslaßöffnun,gen h und W sowie die Kolbenkanäle Ka
(Abb.
4) und Kai (Abb. i).
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Bei .dem Steuergerät nach Abb. i sind die Mäntel der Zylinder K und
L an, ,bestimmten. Stellen mit Anschlußöffnungen i bis, 17 zum Anschluß von Rohr-
unielektrischen Steuerleitungen F und G versehen. Durch diese Anschdußöffnungen
fließt, sobald -der steuernde Kälb-en N oder S daran vorübergleitet, elektrischer
Stromoder ein in- der Steuerkammer H ,bzw. J vorhandenes Druckmitttel entweder ins
Freie durch die Auslaßöffnungen V bzw. W oder in die Steuerleitungen F bzw. G, die
mit Magnetspulen oder Nockenläuferzylindern E bzw. D verbunden sind. Die dadurch
beainflußten Zwillings-; kolben B-C der Nockenläufer A verändern die Stellung
,der Nockenläufer A derart, d,aß die Nockenläuferschalter T sich in, .,der für Fahren
(Anschlußöffnungen i Ibis 9) und Bremsen (AnschlußÖffnvngen. 10 !bis 17) verlangten
Schaltfolge schließen. Da=bei .gleitet zur Steuerung der Nockenläuferscdalter für
Fahrt der Kolben N an. den Anschlußöffnungen i bis 9 in tder Steuerkammer H vorüber
und der Kolben S für Bremsen an den Anschlußöffn,nngen io °bis 17 in; der Steuerkammer
T. Sobald die Druckluft zum Antrieb eines Kolbens N oder S ,abgelassen wird, tritt
die ,gespannte Gegendruck(eder P oder R in Tätigilceit und ,drückt den Kolben
N oder S zurück in die Ausgangshage. Gleichzeitig damit tritt die
Entleerung .der Nockenläuferzylinder E oder D ein, sobald der Kolben im Rücklauf
den Weg von den: Anschlußöffnungen 9 bis i oder 17 bis io zu den Auslaßöffnungen
V oder W
freigibt. Gleich darauf drückt-die Nockenläuferfeder Fe ,den Nockenläufer
A in die Ruhestellung, in der die Kontakte des Nockenläufemschalters T geöffnet
.sind, nachdem seine nicht näher bezeichnete Laufrolle die ebenfad1s@ nichtnäher
'bezeichnete Rast erreicht hat. . Eine aus dem Riegel e und der Rastenreihe f bestehende
Sperrvorrichtung gestattet, durch den Magneten g ,die Kalben, N bzw. S in, @bestimmten
Stellungen festzuhalten. Die Sperrvorrichtung für dorr Kolbe S ;ist in,der Zeichnung
nicht (besonders dargestellt.
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Wird an Stelle von, Druckluft elektrische Energie für Steuerz-,vecke
verwendet, so treten an Stelle ,der Nockenläuferzyldnder E bzw. D Magnetspulen mit
Gehäuse, die entweder :die Stellung der Nockenläufer@A beeinflussen, oder die Luftventile,
wenn das Steuergerät zur Vereinfachung der elektropneumatischen Steuerung eingeschaltet
wied. Fürliesen Zweck werden die Anschlußöffhungen i ,bis 17 nicht mit Rohrleitungen,
sondern mit isolierten Kontaktexnsätzen i Ibis 17 zum Anschduß .elektrischer S.tenerse
dtungern F, Ibis F9 oder Gip 'bis G17 )besetzt, deren -Stromkreise durch Gleitkontakte
GL auf den Mänteln ,der Koliben N oder S, die in :diesem Fall aus Isolierstoff basteben,
ges.nhlossen werden. Die Betätigung der Kalben: N oder S kann ebenfalls
mit Druckluft und mit magnetisch betätigten Ventilen erfolgen,. Es .lassen .sich
zum Verschieben der Kolr gen N oder S aber auch Solenai.de Sp verwunden, die dann
an Stelle der Magneten d bzw. b für die Steuerventile JU bzw. ya mit ,der Leitung
2o an: ,die beiden Steuerleitungen X bzw. Y angeschlossen werden.
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An Stelle der Gegendruckfedern P oder R für die Kolben N oder S kann
ebenso wie zum Vorschub Druckluft verwendet werden. Zur Steuerung des erforderlichen
Gegendruckes muß der zugehörige Druckluftzylinder mit Steuerventilen M' bzw. n versehen
werden (Ahb. 3), .die ebenfalls magnetisch betätigt werden. Diese Art der Steuerung
hat den Vorzug, d@aß eie sanft=er arbeitet und feiner regelbar ist: Sie gestattet
ferner, den ZwiLdingskollben, N'-S' in jeder Lage anzuhalten. Hierzu aber muß :das
Steuergerät für Fahrt und Bremsen mit je einer GegendTuckkammer H'-J' ansberüstet
werden.
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Das Steuergerät gemäß der Erfindung gestattet nicht nur; eine Reihe
von Nockenläuferschaltern nachtlinander einzuschalten, sondern auch bestimmte Nockenläuferschalter
während .des Anfahrens und Bremsens mehrfach zu betätigen. Eine Möglichkeit, dies
zu tun, ergibt,sichdadurch, daß Nocken@liäufer A verwendet wenden, die mehrere aufeinand@emfolgende
Rasten: und Nocken besitzen. Die zweite Möglichkeit .i,st die Anordnung von, Kolbenkanälen,
Ka (Albb. 4) bzw. Kal (Albb. i) auf den Oberflächen der Kolben N bzw. S.
Die Kollbenkanäl,e Kaikönnen auch im Werkstoff des Kolbens N als. axiale und radiale
Bohrungen ausgeführt werden. In beiden Fälleneber wenden Form und Führung der Kolben-Icanäle
Ka bzw. Kal .so',gewählt, daß während des Steuerhubes für Fahren und Bremsen das
Füllen und; Entleeren der Steuerleitungen F bzw. G in Übereinstimmung mit tdem Schaltfolgeplan
mehrfach hintereinander stattfinden kann..
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. Bei der in Abb. i durgeste!llten Ausführung des Noc-kendäufers erfolgt
die Beeinflussung der Zwi,llingskolben B-C durch das Stegengefät im Sinne einer
gleichgerichteten. Bewegung, während der
Rücklauf des Nocke nläufers
:3 .durch die Nockenläuferfeder Fe bewirkt wird. Für die Steuerung lassen sich auch
Nockenlä@ufer A verwenden, die keine Nockenläuferfeder Fe besitzen. Diese werden
dann im Rücklauf mit Druckluft gesteuert.
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Es sei nachstehend kurz die Handhabung und Wirkungsweise des S.tenergerätes
gemäß der Erfindung zum Anfahren beschrieben: Mittels eines in der Zeichnung nicht
dargestellten Steuertasters wird die Steuerleitung Y an Fahrdraihtspannung oder
an eine Batterie gelegt. Dadurch wird der Magnet a erregt. Bei. Verwendung ,der
Sperrvorrichtung wird an die gleiche Leitung zweckmäßig auch der Magnet g angeschlossen,
der den Riegel e aus der Rasterreihe f löst und dadurch den Kolben N freigibt. Der
Magnet a bewirkt, daß sich das Steuerventil 111 öffnet und die Druckluftleitung
mit der Steuerkammer H verbunden wird.. Die ei.nström.ende Druckluft verschiebt
den Kalben N .axial bis zum Ende der Steuerkammer H, falls nicht vorher das Steuerventil
M und damit ,die Sperrvorrichtung e-f gesch ossen wird. Zur Begrenzung der
Kolben:geschwin:dli:gkei:t ist die Gegendrückfeder P eingebaut. Sie bringt den Koliben
N zum Stil!Istand, sobald der Druck auf beiden Seiten dies Kolbens der ,gleiche
ist. Auf seinem Weg gleitet der Steuerkolben N nacheinander und zeitweise auch gleichzeitig
an den Anschlußöffnungen i bis 9 für den Anach.luß der Steuerleitungen F1 bis F,
vorüber. Dadurch werden diese mit dem Druckraum der Steuerkammer H verbtinden. Die
Druckluft in der Steuerkammer H strömt darauf von hier durch die Steuerleitungen
F zuan Nockenläuferzylinder D -des Zwillingskolbens B-C und setzt ihn unter Druck.
Sobald nun die Kraft des Zwillingskolbens B-C die Kraft ,der Nochenläuferfeder Fe
Übersteigt, verschiebt sich der Zwillii.ngskolben B-C unter Mitnahme des Nockenläufers
A, bis die nicht näher bezeichnete Laufrolle des Nockenläufersch.alters T die ebenfalls
nicht näher bezeichnete Rast erreicht und die Kontakte des Nockenlänferschalters
T sich schließen. Der V organg ,des Öffners und Schließens wiederholt sich so oft,
wie Nocken und Rasten vorhanden sind. Dabei wird ,die zuggeordnete Steuerleitung
F zum Öffnen jedesmal lentleert und zum Schließen .gefüllt. Erreicht wird dies durch
Form und Führung der ILol;benkanäle Ka bzw. Kai.
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Nach .der Steuerleitung F, (Abb. i) werden als nächste ,die Steuerleitungen
F2 und F3 fast gleichzeitig gespeist; dann folgen eis zum Ende in, gleichen Abständen
die Steuerleitungen. F4 bis F9. Der geringe Abstand zwischen den Anschlußöffnungen
2 und 3 !sow ne die Anordnung in verschiedenen Ebenen sollen zum Ausdruck, bringen,
daß ,die Verteilung der Anschlu.ßöffn:ungen beliebig vorgenommen werden kann. Dadurch
wird erreicht, daß alle Nockenläu.ferschalter T nacheinander und, wenn es erfo,rderlich
ist, auch :gleichzeitig eingeschaltet werden können.
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Zum Ausschalten wird die Steuerleitung Y durch den nicht dargestellten
Steuertaster stromlos gemacht und damit auch der Magnet a des Steuerventils 31.
Hierauf dreht die vom Magneten a vorher gespannte Schne.llisch lußfeder c das Steuerventil
M so weit herum, daß ,die Druckluftzuheitung O gesperrt und die Steuerkammer H mit
der Au.s:laßöffnung T% verbunden ist. Ventile :dieser Art sind an sich bekannt und
in Betrieb. Während die Steuerkammer H sich entleert, drückt die gespannte Gegendruckfeder
P den entlasteten Kolben N langsam oder schnell in die Ausgangslage zurück, je nachdem,
ob -das Steuerventil jbI kurzzeitig oder dauernd geöffnet wurde. Auf,diese Weise
werden alle Anschlußöffnungen i bis 9 beim Rücklauf ,dies Kolbens N über
die Steuerkammer H mit der Awslaßöffnung V verbunden, so daß ,die Druckduft
aus den Steuerleitungen F1 :bis F9 und den daran angeschlossener Nockenläuferzylnndern
D der Zwillingskoliben B-C in, umgekehrter Reihenfolge entweicht. Gleichzeitig treibt
die Nockenläuferfeder Fe den Zwillingskolben B-C mit dem zugehörigen Nockenläufer
A in .die Nullstellung, wo der Nockenl'äuferschalter T seine Kontakte öffnet.
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Handhabung und Wirkungsweise dies Steuergerätes beim Bremsen sind
sinngemäß die gleichen, nur daß hierbei der Zylinder L zusammen mit dem Kolben S
arbeitet, :der vom Steuerventil n mittels des an die Steuerleitung X angeschlossenen
Magneten b beeinflußt wird. Die Steuerung edier Nockenläufer A erfolgt ,hierbei
,durch den Kollben C des ZwillIngskol!bens B-C.
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Für eine elektromagnetische Betätigung des Bremssteuerventils, Magnet
b und Steuerventil n,
sieht die Erfindung den Anschluß der Steuerleitung
X an. eine Stromquelle vor, die unabhängig ist von der Fahrleitung.
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Das Steuergerät gemäß .der Erfindung ist nicht nur für unmittelbare
Steuerung von Schützen mit Nockenläuferschaltern beim Anfahren und Bremsen gedacht,
sondern soll @darüber hinaus vernehmlich auch als ferngesteuerter Antrieb für Zentratfahrschalter
(A:bb. i und 3) verwendet werden. Dies geschlieht entweder dadurch, idaß einzeln
gesteuerte Kolben, die an die Steuerleitungen F und G angeschlossen sind, ein Drehmoment
auf die Schaltwalzen des Zentralfahrschalters übertragen, oder dadurch, daß ein
Steuergerät mit Zwillingskolben nach Abb. 3 verwendet wird. Für diese Art des Antriebes
fallen die zur Begrenzung der Kolbengeschwindigkeiten vorgesehenen Gegendruckfedern
P und R nach Abb. i fort. Als Ausgleichskraft tritt dafür eine durch Druckluft erzeugte
Geigenkraft. Eine Verschiebung des als ZwilIi.ngskolben ausge)ai:l@-deten Steuerkolbens
N'-S' wird hier .durch den Druckunterschied am Zwilfingskolben N'-S' bewirkt.
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Zur Übertragung des Drehmomentes auf die Schaltwalze des Zentralfahrschalters
.Ist ,die Kolbenstange mit einer Zahnstange Z1 versehen, .die ein auf der Schaltwalzenwelle
sitzendes Stirnrad: Z2 antreibt. Handhabung und Wirkungsweise ,des. Steuerantriebes
sind höchst einfach: Zunächst werden die Steuerventile H' rbzw. se beider Gegendruckkammern
H' und T gleichzeitig ,geöffnet; dabei bleibt der Zwil.lin gskol!ben N'-S'
so Tange in Ruhe, bis der Gegendruck p auf einer Kolbenseite vermindert
wird.
Geschieht dies, so setzt eich der Zwillingskolben: N'-S' :mit edier Zahnstarnge
Z1 unter Drehung des Zahnrades Z2 in Bewegung. Durch Erhöhung des Gegendruckes p
kann der Zwillingskolben N'-S' mit der-Zahnstange Z, jederzeit angehalten oder bei
Steigerung des Druckes !gleichsinnig weiter verscha`ben werden. Auf diese Weise
lst es möglich, einen Zentralfahrschalter mit dreißig und, mehr Schützen auf einfachsteWeise
mit nur zwei- Leitungernfernzusteuern.
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Die benötigte Druckluft kann vor Antritt der Fahrt= in Vorratsbehältern
übernommen oder auch während der Fahrt ,durch kleine Kompressoren im Fahrzeug laufend
erzeugt werden.
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-In den Rahmen der Erfindung gehören auch: solche Ausführungen des
- elektropneumatischen Steuergerätes und Steuerantriebes, bei denen: die Kolben
N und S bzw. der N'-S' durch; dbebr bare Segmente 1$ (Abt. z) nach Art eines Servomotors
i in ein oder zwei Kammern. ersetzt sind.
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Der Fortschritt, der mit dem fernbedienten Steuergerät für Nockenläuferschalter
und elektropneumtnische Schütze @sowie mit dem Steuerantrieb für Zen@träfahnschal@ter
für die Entwicklung der Zugsteuerungen verbunIden.i.st; .drückt sich in .folgendem
aus: Die Zahl der !benötigten Steuerleitungen vom Fahrerstand über die selbsttätigen
Kupplungen zum Steuergerät kann niedrig gehalten werden, da das Steuergerät tbzw.
der Steuerantrieb bei Zügen mit zwei Triebwagen zentral in jedem Wagen in unmittelbarer-
Nähe der Schalter oder Schütze angeordnet ist, so daß über die Kontaktträger der
selbsttätigen Kupplungen nur die Steuerleltun@rn für das Steuergerät selbst zu führen
sind, deren Zahl ibei -der Erfindung zwei beträgt. Die Kontaktträger !der selbsttätigen
Kupplungen lassen sich daher sehr leicht und klein ausführen. Die Unterhaltung des
Steuergerätes in Verbindung mit den, Nockenläufersclialtern ntst äußerst einfach.
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Das Steuergerät :gilbt ,cIie Möglichkeit, eine beliebige Zahl von
Schützen bzw. Nockenlä!ufersohaltern zu steuern, ohne daß seine Größe .und Kosten
dadurch wesentlich verändert wenden. Es isst für feinstufige Regelverfahren besonders
geeignet und gestattet eine größere Freizügigkeit beim Einsatz der Triebwagen, sobald
sie mit einer Steuerung für Zwei@ri@chtungsbedienung versehen werden.
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. Und .schließlich gilbt das Steuergerät sogar die Möglichkeit, die
an sdoh,bewährten elektropneumatischen Steuerungen, durch Heralbsetzung der Zahl
der Steuerleitungen zu verbessern und die Einschränkungen zu beseitigen, die dieser
Steuerung bisher dadurch auferlegt sind, daß sie nur unter größten Schwierigkeiten
gestattet, eine Schaltung zum Bzemsen .eines Zuges mit acht Motoren in vier getrennten
Bremsstromkreisen auszuführen.