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.Anfahrkontrolle Bei Fahrzeugen, insbesondere Eisenbahnfahrzeugen,
besteht ein besonderes Interesse an der Überwachung des Anfahrzustandes. Vor allem
bei elektrisch betriebenen Eisenbahnfährzeugen besteht die große Gefahr, daß die
Stromwender verschmoren wenn trotz Einschaltung der Netzspannung der Fahrmotor nicht
anläuft und das Fahrzeug stehenbleibt, weil dann außerordentlich hohe Ströme an
eng begrenzten Stellen des ruhenden Stromwenders, nämlich unter den Bürsten, auftreten
und ein Verschmoren der Lamellen bzw. eine Zerstörung des Stromwenders verursachen.
Es ist naheliegend, den Fahrzustand der Lokomotive durch einen geschwindigkeitsabhängigen
Drehzahlmesser od. dgl. zu überwachen. Praktische Versuche haben aber gezeigt, daß
auf diesem Wege eine richtige Anfahrkontrolle nicht möglich ist, da im Augenblick
der Gefahr die Geschwindigkeit praktisch gleich Null ist und in diesem Zustand meßbare
Induktionswirkungen nicht erzielbar sind.
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Die Erfindung geht demgegenüber einen anderen Weg, indem sie statt
der Geschwindigkeit des Fahrzeuges den vom Fahrzeug zurückgelegten
Weg
zugrunde legt. Hierbei ist jedoch erforderlich, daß bereits kleinste Wege zur Anzeige
gebracht werden können.
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Mit der im folgenden erläuterten Anlage ist es nun möglich, z. B.
alle 5 mm; gemessen am Radumfang, d. h. also auch alle 5 mm Weg und im Bedarfsfalle
bei noch geringeren Wegstrecken, jeweils einen Kontakt zu schließen und zu öffnen,
der zur Auslösung einer Anzeige, z. B. zum Aufleuchten einer Anzeigelampe od.:dgl.,
benutzt werden kann. Aus dem Schaltrhythmus kann der Fahrer zugleich durch Abzählen
etwa der Lichtblitze -den Wert der Geschwindigkeit ermitteln oder abschätzen, Wichtig
ist dabei noch, daß die Prüfeinrichtung mit der Fahrzeugachse drehfest gekuppelt
ist, da sonst Unsicherheiten in der Anzeige auftreten können. Besonders geeignet
für die Anbringung der Meßvorrichtung ist die mit der Fahrzeugachse gekuppelte Geberachse,
die einen Geber trägt, wie er an sich zur Geschwindigkeitsmessung bei Eisenbahnfahrzeugen
gewöhnlich erforderlich und vorgesehen ist. Es wird daher an einer drehfest gekuppelten
Geberachse ein bei Stillstand unterbrochener, bei geringster Drehung der Geberachse
und -damit des Fahrmotors geschlossener Kontakt angeordnet, der im Stromkreis -einer
Anzeigevorrichtung liegt, wobei vorzugsweise im gleichen Stromkreis ein Fahrschalterkontakt
liegt, der in der Nullstellung des Fahrschalters unterbrochen, in der Anfahrstellung
dagegen geschlossen ist. In diesem Stromkreis wird daher eine Anzeige nur daxm bewirkt,
wenn einerseits der Fahrschalter sich in der Anfahrstellung befindet und wenn sich
andererseits gleichzeitig der Fahrmotor wirklich dreht. Der Fahrzeugführer hat dadurch
eine genaue und sehr einfache Kontrolle darüber, ob der Fahrmotor wirklich anläuft
und nicht etwa durch Kurzschlußströme gefährdet ist. Diese Einrichtung zeichnet
sich gegenüber bekannten, dem gleichen Zweck dienenden Einrichtungen durch besondere
Billigkeit der Herstellung bei großer Zuverlässigkeit der Anzeige aus. Der dabei
benutzte Geberkontakt wird zweckmäßig durch einen an der mit der Fahrzeugradachse
drehfest gekuppelten Geberachse starr angebrachten Kontaktarm gebildet, der mit
einem öder zwei. Gegenkontakten (letzteres für Vor- und Rückwärtsfahrt) zusammenwirkt,
die am Umfang einer auf der Geberachse drehbar gelagerten Scheibe angeordnet sind.
Letztere wird von dem Kontaktarm oder der Geberachse federnd so gehalten, daß der
Kontäkt bei Stillstand des Fahrmotors unterbrochen, bei Drehung des Fahrmotors dagegen
geschlossen ist und dabei den beweglichen Kontakt bzw. die Scheibe mitnimmt. Dabei
greift an der den beweglichen Kontakt tragenden Scheibe eine Bremse, z. B. eine
durch den Fahrschalter einzuschaltende Magnetbremse, an. Diese bewirkt, daß der
bewegliche Kontakt mit einer gewissen Kraft zurückgehalten wird, so daß die federnde
Haltekraft überwunden und der Kontakt geschlossen wird, sobald die Fahrmotorachse
sich in Bewegung setzt. Die Bremskraft wird ihrerseits bei der mechanischen Mitnahme
des beweglichen Kontaktes ,durch den festen Kontaktarm überwunden. Die geschilderte
Kontrolle ist lediglich während des Anfahrens von Bedeutung und kann im laufenden
Betrieb und bei Stillstand wieder abgeschaltet werden, ebenso wie natürlich die
Bremse in der Nullstellung des Fahrschalters nicht eingeschaltet .zu wenden braucht.
In einfachster Weise wird daher der Fahrschalterkontakt benutzt, um gleichzeitig
den Stromkreis der Magnetbremse und den Signalstromkreis ein-und auszuschalten.
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In einer besonderen Ausführungsform dieser Art wirkt eine elastische
und drehfest gekuppelte Scheibe mit einem drehbeweglich angeordneten Topfmagnet
zusammen. Der Topfmagnet wird durch Federn . gehalten und braucht nur eine geringe
Drehbarkeit um wenige Winkelgrade zu besitzen. Die Spule des Topfmagneten wind beim
Schließen des Fahrschalters zunächst eingeschaltet und der Topfmagnet dadurch kurzzeitig
von der drehfest gekuppelten Scheibe mitgenommen. Der Stromkreis wird aber @n ständigem
Wechsel durch ein Relais wieder unterbrochen, das durch einen am Topfmagneten angebrachten
und bei dessen Mitnahme durch die drehfest gekuppelte Scheibe geschlossenen Kontakt
.eingeschaltet wird. Der Topfmagnet fällt dadurch schnell wieder ab und stellt sich
in seine Ruhelage ein, in welcher der an ihm angebrachte Kontakt unterbrochen ist.
Dadurch wird aber auch das Relais wieder ausgeschaltet, und der Topfmagnet wird
wieder eingeschaltet. Der Vorgang wiederholt sich `in regelmäßigem Wechsel selbsttätig:
Ein von dem Relais betätigtes oder. parallel zu -einem der Kontakte oder Spulen
geschaltetes Signal wird. dadurch in gleichem Rhythmus ausgelöst. Sollte der Fahrmotor
aus bestimmten Gründen nochmals unerwartet zum Stillstand kommen, .so würde dies
sofort dadurch angezeigt wenden, daß entweder das Licht bestehenbleibt oder kein
Licht brennt, da nur bei Fahrt der federnd gehaltene Kontakt an der drehfesten Scheibe
geschlossen. werden kann.
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Ist der Fahrmotor in endgültigem Lauf, so könnte das dauernde Flack,:rn
des Signals den Lokomotivführer stören. Dieser Nachteil kann mach einem weiteren
Merkmal der Erfindung dadurch behoben werden, daß das von dem beweglichen Kontakt
eingeschaltete Relais mit einem zweiten Relais mechanisch verbunden ist und daß
der gemeinsame bzw. kombinierte Anker ein Schrittschaltwerk bzw. ein Sperrad bei
jeder Betätigung um eine Stufe weiterschaltet. Dabei ist die Einrichtung so getroffen,
daß nach einem vollständigen Umlauf der Fortschaltwalze ein Kontakt geschlossen
wird, der den Strom der zweiten Relaisspule einschaltet, so daß dieses Relais sich
selbst hält und damit auch die weitere rhythmische Betätigung durch den Topfmagneten
aufhebt. Erst wenn der Fahrschalter in seine Nullstellung zurückgeführt wund, wird
der Haltestromkreis des Relais unterbrochen; dabei wird gleichzeitig durch zwangläufiges
Weiterschalten
der Fortschaltwalze der Haltekontakt geöffnet und
die ganze Einrichtung wieder für die Anfahrkontroll.e. betriebsbereit gemacht. Sollte
es vorkommen, daß bei voller Fahrt bzw. bei zu hoher Geschwindigkeit der Fahrschalter
zurückgenommen wird, um nach Unterschreitung der Soll-Fahrgeschwindigkeit wieder
eingeschaltet zu werden, so würde in diesem Fall die Anfahrkontrolle wieder ansprechen.
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Da aber in diesem Fall der Fahrmotor eine hohe Geschwindigkeit besitzt,
geht das Durchlaufen der Anfahrkontrolle bzw, der Schaltwalze so schnell vor ,sich,
daß nur für einen kurzen Augenblick ein periodisches Signal zu beobachten ist, welches
nicht als störend empfunden wird.
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Für die Kupplung :der Meßeinrichtung bzw. des Gebers, an welcher die
Meßeinrichtung angebracht ist, mit der Fahrzeugachse eignet sich am besten eine
Kupplung, die zwar drehfest, im übrigen aber und vor allem in axialer Richtung nachgiebig
ist. Als eine solche Kupplung kann ein bourdonrohvähnliches Federrohr benutzt werden.
Ein solches R-ahr hat die erwünschte Eigenschaft, daß es sich um beträchtliche Winkel
verbiegen läßt und sogar eine Parallelverschiebung der Achsen der zu kuppelnden
Teile nicht nur in -Achsrichtung, sondern auch noch quer zu ihr gestattet, wobei
aber weder in dem einen noch in dem arideren Fall eine Verdrehung der Kupplungsteile
gegeneinander möglich ist. Gerade diese Kupplung ist daher vorzüglich geeignet,
auch die kleinsten Drehbewegungen eines Fahrmotors anzuzeigen, wenn mit der Achse
eine entsprechende Prüfvorrichtung verbunden ist.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung durch einige Beispiele erläutert.
Es zeigt Fig. i eine Seitenansicht, teilweise schematisch, einer mit einer Eisenbahnradachse
über eine drehfeste elastische Kupplung verbundenen Geberanlage für Anfahrüberwachung,
Fig. a eine Vorderansicht der Geberkontakteinrichtung nach Fig. i und das dazugehörige
Stromkreisschaltbild, Fig. 3 einen drehfest gekuppelten Geber in Ver-, Bindung mit
einem Topfmagneten, Fig. q. das Schaltbild für den Topfmagneten und die Signaleinrichtung,
Fig. 5 die Kontakteinrichtung,des Topfmagneten. In- Fig. i ist i ein Federrohr nach
Art eines Bourdonrohres, das im Gegensatz zu den Bourdonrohren an beiden Enden nicht
hermetisch geschlossen zu sein braucht. Die vorhandenen öffnungen 2 können vielmehr
durch je eine irgendwie befestigte, z. B. angelötete Abschlußplatte 3 bzw. q. abgedeckt
sein, die z. B. mit Lagerhülsen' 5 bzw. 6 oder mit Lagerzapfen fest verbunden sein
können. Im dargestellten Beispiel ist die eine Lagerhülse 5 auf die Fahrzeugradachse
7 geschoben, während die andere Lagerhülse 6 mit der Achse 8 eines Gebers j gekuppelt
ist. Die Windungen des Federrohres i gestatten sowohl eine leichte Verbiegung der
beiden Kupplungsonden gegeneinander als auch eine parallele VerSchiF-bung der Achsen
7 und 8 sowohl in axialer Richtung als auch quer dazu. Daher paßt sich eine solche
Kupplung von selbst allen Unstimmigkeiten bei der Ausrichtung zweier Achsen an und
gleicht diese aus. Eine Verdrehung -der beiden Achsen 7 und 8 gegeneinander ist
dabei jedoch nicht möglich, da das Federrohr i praktisch vollständig drehfest ist.
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Mit der Geberachse 8 starr verbunden ist ein Kontaktarm io, der mit
zwei Gegenkontakten ii und 1a zusammenwirkt, die isoliert auf einer Scheibe 13 angeordnet
sind. Letztere ist zweckmäßig durch ein Kugellager 14 auf der Geberachse 8 leicht
beweglich gelagert, wird aber durch zwei Federn 15 und 16 vom Kontaktarm io bzw.
von der Geberachse 8 federnd so gehalten, daß bei Abwesenheit sonstiger Kräfte der
Kontaktarm io in der Mitte zwischen den Gegenkontakten i i und 1a spielt, so daß
über diese kein Strom fließen kann. Die Scheibe 13 steht unter der Wirkung einer
Magnetbremse 17, die durch eine Wicklung 18 erregt werden kann. Ferner ist in Reihe
mit dem Kontakt io und den beiden zweckmäßig zueinander parallel geschalteten Gegenkontakten
i i und 12 eine Signaleinrichtung i9 geschaltet. Der Magnetstromkreis und der Signalstromkreis
sind zueinander parallel geschaltet und. gemeinsam über einen Fahrsclialterkontakt
ao geführt, der nur in der Anfahrstellung des Fahrschalters geschlossen ist.
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Schaltet somit zum Anfahren des nicht dargestellten Fahrmotors der
Fahrer den Fahrschalter auf die erste Kontaktstufe, so wird außer dem Fahrmotorstromkreis
der Fahrschalterkontaktaogeschlossen und dadurch die Magnetbremse 17, 18 eingeschaltet.
Läuft der Fahrmotor- richtig an, so dreht sich über - das drehfeste Federrohr i
die Geberachse 8 und damit der Kontaktarm io in der einen oder der anderen Richtung.
Die Scheibe 13 mit den Gegenkontakten ii :und 12 wird jedoch durch die Magnetbremse
17, 18 festgehalten, so daß einer der Gegenkontakte ii oder 12 den Kontaktarm io
berührt und damit der Strom für die Signaleinrichtung i9 eingeschaltet und eine
Anzeige bewirkt wird. Bei fortschreitender Anfahrt wird die Scheibe 13 durch den
gegen den Gegenkontakt i i bzw. 12 anliegenden Kontaktarm io unter Überwindung der
Wirkung der Magnetbremse 17 mitgenommen und die Signalanzeige aufrechterhalten:
Nach beendeter Anfahrt werden zweckmäßig durch den Fahrschalterkontakt ao der Magnet;
und der Signalstromkreis wieder unterbrächen, da im Normalbetrieb der Geber g die
Drehzahlanzeige bewirkt.
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Durch die Erfindung wird daher die Anfahrkontrolle bei Fahrmotoren
in besonders einfacher und wirkungsvoller Weise bewirkt. Die Signaleinrichtung i9
spricht .dabei bei geringster, aber auch nur bei beabsichtigter Drehbewegung an.
Bei Leerlauf, wenn sich der Fahrschalter :2o in der »Aus«-Stellung befindet, erfolgt
keine Anzßige.
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Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines
Topfmagneten
für -die Anfahrkontrolle ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt.
In diesen Figuren ist z wiederum.ein elastisches, aber drehfestes Federrohr, welches
zur Verbindung des Gebers 9 mit der Radachse 7 des Fahrzeuges dient. Auf der drehfest
gekuppelten Achse 8 befindet sich eine Scheibe :2i aus Eisen, die von einem Topfmagneten
22 angezogen werden kann. Das elastische Federrohr i wirkt dabei 'selbsttätig als
Rückholfeder, die bei Unterbrechung des Stromkreises der TopfmagnetsPu.le23 die
Scheibe 21 von dem Topfmagneten 22 wieder löst. Der Topfmagnet 22 ist drehbar gelagert
und wird von zwei Federn 24 und 25 lose gehalten. Ein an dem Topfmagneten 22 befestigter
Kontaktarm 26 steht in seiner Ruhelage zwischen zwei festen Gegenkontakten 27 und
28, ohne diese zu berühren. Wird der Stromkreis der TopfmagnetsPule 23 durch den
Fahrschalterkontakt 2o geschlossen, so wird der Topfmagnet 22 und damit auch der
Kontaktarm 26 von -der Radachse 7 mitgenommen, und je nach der Drehrichtung wird
einer der festen Gegenkontakte 27 oder 28 berührt. Hierdurch wird der Stromkreis
einer Relaisspule 29 (s. Fig. 4) geschlossen, und durch dieses Relais wird der Kontakt
30 im Stromkreis des Topfmagneten 22 wieder unterbrochen. Mit der Lösung
des Topfmagneten 22 von .der Scheibe 21 geht erstere wieder in ihre Mittelstellung
zurück, so daß der Kontakfarrri 26 wieder freigegeben wird. Dies bewirkt eine Entregung
der Relaisspule 29 und eine erneute Schließung des Kontaktes 30, worauf sich das
Spiel in ständigem Wechsel wiederholt. Das periodische Ansprechen des Relais mit
der Relaisspule 29 wird durch einen Kontakt 31 auf die Signaleinrichtung 32 übertragen,
die somit dem Lokomotivführer eine Anzeige für den Anfahrzustand der Lokomotive
gibt.
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Um ein ständiges Flackern des Signals während der normalen Fahrt,
wo es den Lokomotivführer stören könnte, zu vermeiden, ist der Anker 33 der Relaisspule
29 mechanisch mit dem nicht näher bezeichneten Anker eines weiteren Relais 34 vereinigt
und wird dazu benutzt, um bei jedem Ansprechen ein Schaltrad 35 zu betätigen., das
nach Vollendung eines Umlaufes einen Kontakt 36 schließt, der den Stromkreis des
Relais 34 schließt, so daß der Anker 33 danach dauernd angezogen bleibt, solange
der Fahrschalterkontakt 2o geschlossen ist. Wird der Fahrschalte4 in die Nullstellung
zurückgenommen, so wird die ganze Anlage stromlos, und durch das Weiterschelten
des° Schaltrades 35 beim Abfall des Ankers 33 wird der Kontakt 36 wieder geöffnet,
so daß die ganze Einrichtung in die Anfahrstellung zurückkehrt. Wird der Fahrschalter
bei voller Fahrt kurz zurückgenommen. so wird zwar auch beim Wiedereinschalten die
Anfahrkontrolle betätigt, der Umlauf des Schaltrades 35 vollzieht sich dann jedoch
so schnell, (daß die kurzzeitigen, schnell aufeinanderfolgenden Signalgaben keine
Stöiung für den Lokomotivführer bedeuten.
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Zur Vermeidung einer Störung des Lokomotivführers während der normalen
Fahrt kann ferner die Einrichtung so getroffen werden, daß der vom Fahrschalter
beim Einschalten geschlossene Fahrschalterkontakt 2o bei einer höheren Stufe des
Fahrschalters bzw. bei dessen voller Einschaltung wieder unterbrochen wird. Ist
nämlich die Lokomotive in voller Fahrt, so genügt die normale, von der Geschwindigkeit
abhängige Anzeige des Gebers 9 zur Überwachung des Fahrzustandes, während bei der
Anfahrt durch die neue drehfeste Kupplung und die zugehörige Schalteinrichtung eine
nicht von der Geschwindigkeit, sondern vom Weg abhängige Anzeige erzielt wird.
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Die Verwendung von Kontakten an dem drehfest gekuppelten Teil hat
notwendigerweise immer noch einen kleinen Leergang zur Folge, bis nämlich überhaupt
Kontakt gegeben und der Kontaktdruck genügend groß ist, um den Anzeigestromkreis
zu schließen. Es ist jedoch erwünscht, bei der Anfahrt von Lokomotiven selbst die
kleinsten Bewegungen noch zur Anzeige -zu bringen. Ein Mittel zur weiteren Herabsetzung
der Reizschwelle besteht nun darin, statt zweier Kontakte - Kontaktarm io und Gegenkontakt
r i bzw. Kontaktarm io und Gegenkontakt 12 - etwa zwei stetig veränderliche Schaltmittel,
z. B. zwei Kondensatoren oder zwei Spulen, zu verwenden und diese in einer Brückenschaltung
miteinander zu vergleichen. Es können also z. B. die Gegenkontakte i i , und 12
durch zwei Kondensatorplatten ersetzt werden, zwischen denen eine dritte Kondensatorplatte
an Stelle des Kontaktarmes io spielt. Von der mittleren Platte wenden gegenüber
den beiden äußeren Platten zwei Teilkapazitäten gebildet, die in einer an sich bekannten
Brückenschaltung miteinander verglichen werden können. Die Signaleinrichtung i9
liegt dann unmittelbar oder mittelbar im Nullstromkreis der Brückenschaltung, und
jede kleinste Störung :des Gleichgewichtszustandes ruft eine Anzeige hervor.
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Statt Kondensatoren können in gleicher Weise auch Spulen oder irgendwelche
anderen physikalischen Größen, Lichtstrahlen od. dgl. verwendet werden, die sich
in einer Brückenschaltung messen lassen. Im Falle von Spulen kann der bewegliche
Kontaktarm io einen in Umfangrichtung angeordneten Magnetkern tragen, der mit seinen
Enden, .ähnlich wie bei einer magnetischen Pendeluhr, in je eine an Stelle der Gegenkontakte
ii und 12 angeordnete Spule hineinragt. je nach der Stellung des Magneten zu den
Spulen wird deren Induktivität sich ändern. Liegen die beiden Spulen in einer Brückenschaltung,
so kann auch bei dieser Anordnung die Störung des Brückengleichgewichtes zur Anzeige
gebracht «erden. Natürlich kann auch eine einzelne Kapazität, ein Widerstand, eine
Induktivität usw. in einer entsprechenden Brückenschaltung gemessen werden.
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In allen diesen Fällen ist ,die Reizschwelle nach unten praktisch
unbegrenzt und hängt nur von dem Aufwand für die Brückenschaltung bzw. von der Anwendung
geeigneter Verstärkungsmittel ab, so daß bereits Bruchteile von Millimetern genügen,
um
eine volle Anzeige für den Fahrzeugführer auszulösen.