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Steuerung von elektrischen Triebfahrzeugen Bekannt ist eine Einrichtung
zum Fernsteuern irgendwelcher Teile mit Spannungsteilern im Sender und Empfänger
mit einer Anzahl fester Kontakte für die verschiedenen Spannungen, welche an den
entsprechenden Kontakten im Sender und Empfänger gleiche Werte haben und mittels
beweglicher Kontakte über eine Ausgleichsleitung verbunden werden können, welche
einen zu steuernden Motor bzw. eine den Motor schaltende Vorrichtung enthält, wobei
der bewegliche Kontakt am Sender von Hand, im Empfänger vom Motor verstellt wird.
Diese Fernsteuerung beruht auf dem Prinzip einer selbstabgleichenden Brücke. Damit
der Motor und die von ihm gesteuerte Einrichtung stets in einer der jeweiligen Einstellung
des Senderkontaktes entsprechenden Lage angehalten werden, ist die Anordnung so
getroffen, daß die festen Kontakte des Empfängers aus Führungsschienen bestehen,
deren Enden jeweils auf die Seitenflächen der benachbarten Kontaktschienen stoßen
und dabei so aus der Ebene des Kontaktfeldes heraufgebogen sind, daß der bewegliche
Kontakt beim Abgleiten von dem Ende einer Schiene unmittelbar auf der nächstfolgenden
Schiene unter Federwirkung zur Auflage kommt. Durch diese Ausbildung der Führungsschienen
nach Art einer mechanischen Rast wird aber nur die örtliche Lage der Empfängerstellungen
fixiert. Es ist offengelassen, ob der Motor, dessen
Drehmoment
bei abnehmender Differenzspannung, d. h. bei zunehmender Annäherung an die Sollstellung,
sehr stark absinkt, überhaupt in der Lage ist, den Empfängerkontakt und die ferngesteuerte
Einrichtung bis in die gewünschte Stellung zu bewegen.
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Bei einer anderen Fernsteuerung mit Hilfe einer Brückenschaltung liegen
im Diagonalzweig der Brücke Relais, die den den Brückenzweig auf der Empfangsstelle
nachstellenden Motor steuern. Durch die Relais werden Stufen eines Regelungswiderstandes
für den Motor derart eingestellt, daß bei großer Störung des Brückengleichgewichtes
auf der Sendestelle dem Motor eine größere Anfangsgeschwindigkeit erteilt wird,
die sich nach Maßgabe der Annäherung an den Gleichgewichtszustand und nacheinander
erfolgender Wiederaus- oder -einschaltung der Widerstandsstufen verringert. Diese
Anordnung bezweckt somit eine Veränderung der Einstellgeschwindigkeit, die bei großen
Stellungsunterschieden zwischen Geber und Empfänger erhöht wird. Der Motor selbst
liegt dabei an einer konstanten Spannung. Er wird von einem oder mehreren in einer
Kaskadenschaltung angeordneten Relais geschaltet, auf die die Differenzspannung
der Brücke einwirkt. Dadurch wird zwar die unvermeidliche Reizschwelle von dem Motor
an eine andere Stelle der Apparatur verlegt und vielleicht auch etwas verringert,
aber noch keineswegs gänzlich beseitigt. Auch in diesem Falle gelingt es nur, eine
asymptotische Annäherung des Empfängers an die gewünschte Stellung zu erreichen.
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Die Erfindung betrifft die Steuerung von elektrischen Triebfahrzeugen
mittels eines von einem unter der Einwirkung der Differenz zwischen der den Fahrmotoren
zugeführten Spannung und einer am Fahrschalter eingestellten, der gewünschten Fahrstufe
entsprechenden Spannung stehenden Steuermotor verstellten Schaltwerkes. Um beispielsweise
beim Anfahren die Zugkraft einer Lokomotive feinfühlig zu regeln und den jeweils
vorliegenden Reibungsverhältnissen anzupassen, ist eine genaue Einstellung des Schaltwerkes
nach den vorgegebenen Stellungen des Fahrschalters notwendig. Der von der Differenzspannung
gespeiste Steuermotor verringert aber nicht nur seine Geschwindigkeit, sondern auch
sein Drehmoment mit zunehmender Annäherung an die vorgegebene Stellung. Diese vorgegebene
Stellung muß aber vom Schaltwerk der Lokomotive unter allen Umständen erreicht werden,
und es darf wegen der hohen über das Schaltwerk zu den Fahrmotoren fließenden Ströme
keinesfalls vorkommen, daß das Schaltwerk etwa in einer Zwischenstellung stehenbleibt.
Um diese Aufgabe zu lösen; ist die Anordnung erfindungsgemäß so getroffen, daß mit
dem Steuermotor ein weiterer von einer konstanten Hilfsspannung gespeister Hilfsmotor
gekuppelt ist, der bei Unterschreiten eines bestimmten Mindestwerts der Differenzspannung
für den Steuermotor und damit zu geringen Drehmoment des Steuermotors eingeschaltet
wird und das Schaltwerk in die Sollstellung bewegt. Im Stromkreis des Hilfsmotors
ist ein Fertigschalter vorgesehen, der dessen Abschaltung bewirkt, wenn die Sollstellung
erreicht ist. Auf diese Weise wird eine genaue Einstellung erzielt, weil im letzten
Stadium der Bewegung, wenn das Drehmoment des Steuermotors zur Verstellung des Schaltwerkes
nicht mehr ausreicht, die entsprechend bemessene und von der Differenzspannung der
Brücke unabhängige Kraft des Hilfsmotors die Verstellbewegung fortführt.
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Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel die Steuerung einer Wechselstrom-Lokomotive.
Über den Stromabnehmer r wird der Haupttransformator a gespeist, von dem mittels
eines durch den Kontakt 3 schematisch angedeuteten Schaltwerkes die jeweils gewünschten
Spannungen für die Fahrmotoren q. abgenommen werden. Das Schaltwerk 3 wird von dem
Steuermotor 5 verstellt, der in diesem Falle ein Wechselstrommotor mit Nebenschlußverhalten
ist. Sein Anker ist zwischen die am Schaltwerk 3 eingestellte Spannung und die an
einem Potentiometer 6 mittels des Fahrschalters vorgegebene Spannung geschaltet.
Mit dem Steuermotor 5 ist ein Hilfsmotor 7 mechanisch gekuppelt, der an einer konstanten
Hilfsspannung liegt. Bei dem betrachteten Beispiel ist der Hilfsmotor 7 ein Drehstrommotor;
er ist nur zweipolig angeschlossen, läuft also in der ihm vom Steuermotor 5 jeweils
erteilten Richtung weiter und bringt seinerseits das Schaltwerk in die gewünschte
Stellung, wenn der Steuermotor 5 wegen seines absinkenden Drehmoments dazu nicht
mehr in der Lage ist. Der Hilfsmotor 7 wird stellungsgenau durch einen Stellungszwangskontakt
(Fertigschalter) abgeschaltet. Um den Hilfsmotor zur Wirkung zu bringen, ist ein
nicht bezeichnetes Relais vorgesehen, das dem Anker des Steuermotors 5 parallel
geschaltet ist und bei Unterschreiten eines bestimmten Mindestwertes der Differenzspannung
abfällt. Zum Anker des Steuermotors 5 ist noch ein Schutzrelais mit einem Schutzwiderstand
parallel geschaltet, das auf eine Ansprechspannung von etwa 140 V eingestellt ist.
Von der Brückendiagonale, in der der Anker des Steuermotors 5 liegt, führt eine
Steuerleitung zu einer gegebenenfalls vorhandenen zweiten Lokomotive, so daß auch
eine Vielfachsteuerung durchgeführt werden kann.
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Die Fahrmotorspannung schwankt entsprechend der Einstellung des Schaltwerkes
zwischen beispielsweise o und 6oo V (Istspannung). Der Lokomotivführer stellt mittels
des nicht dargestellten Fahrschalters an dem Spannungsgeber 6 die gewünschte Stufe
ein. Die Spannungen am Spannungsgeber 6 sind genauso gestuft wie am Schaltwerk 3,
und aus beiden Spannungen wird die Differenz gebildet, die auf den Steuermotor 5
einwirkt. Bei Übereinstimmung der Stufen erhält somit der Steuermotor 5 keine Spannung.
Da der Steuermotor 5 ein Nebenschlußmotor ist, wird er bestrebt sein, das Schaltwerk
3 stets auf die vom Lokomotivführer am Spannungsgeber 6 eingestellte Stufe zu bringen.
Der Hilfsmotor 7 sorgt dafür, daß die kleinstzulässige Schaltgeschwindigkeit nicht
unterschritten wird. Den genauen Stellungszwang
(Stillstand innerhalb
einer Umdrehung) besorgt ebenfalls der Hilfsmotor 7, der durch den Fertigschalter
abgeschaltet wird. Außerdem besteht die Möglichkeit, den Hilfsmotor 7 durch elektri-.sches
Bremsen in sehr kurzer Zeit stillzusetzen.
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An Stelle zweier Spannungen können auch zwei Ströme miteinander verglichen
werden, wobei der Fahrmotorstrom (Iststrom) mit einem vom Lokomotivführer an einem
Stromgeber einstellbaren Sollstrom verglichen wird. Der Differenzstrom wird dem
Steuermotor zugeführt, der fremderregt wird. Dabei kann man den Sollstrom nach der
verlangten Zugkraft in Tonnen eichen. Im Gegensatz zum obenerwähnten Spannungsvergleich
werden also in diesem Falle an Stelle der Fahrstufen Zugkräfte eingestellt.
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Die Steuerung hat außerdem noch den großen Vorteil, daß für eine Vielfachsteuerung
von zwei und mehr Triebfahrzeugen kein zusätzlicher Aufwand an Apparaten und Leitungen
notwendig ist. Es ist lediglich erforderlich, die beiden Fahrzeuge mit nur einer
einzigen Leitung und einer Rückleitung, die aber stets an sich schon vorhanden ist,
zu verbinden. Bei früheren Vielfachsteuerungen waren stets ebenso viele Leitungen
erforderlich, wie Stufen vorgesehen waren. Die vom Lokomotivführer am Stufentransformator
eingestellte Spannung wird nicht nur dem eigenen Triebfahrzeug, sondern auch den
unbesetzten Fahrzeugen zugeführt. Dort wird die ankommende Spannung mit der Fahrmotorspannung
verglichen und die Differenzspannung dem Steuermotor zugeführt. Für die Vielfachsteuerung
ist also nur eine Leitung erforderlich.
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Ebenso können vom Führerstand eines im Zug befindlichen Fahrzeuges
ein oder mehrere Triebfahrzeuge am Anfang und Ende des Zuges ferngesteuert werden.
Auch hier wird die am Spannungsgeber eingestellte Spannung vom Führerstand des Steuerwagens
den Triebfahrzeugen zugeführt.
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Die angegebenen Schaltungen sind auch bei Gleichstrom anwendbar. An
die Stelle des Drehstrom-Hilfsmotors tritt in diesem Falle ein kompoundierter Gleichstrom-Nebenschlußmotor,
der an eine konstante Fremdspannung angeschlossen ist und dessen Bürstenring um
i8o elektrische Grade drehbar ist, wobei die Bürsten bei Drehrichtungswechsel durch
die Reibung zwischen Kohle und Kollektor mitgenommen werden.
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Die beschriebene Steuerung ist für Lokomotiven oder Triebwagen geeignet,
aber nicht darauf beschränkt. Vielmehr kann die angegebene Steuerung mit dem zusätzlichen
Hilfsmotor überall dort angewandt werden, wo ähnliche Aufgaben gestellt sind und
wo es darauf ankommt, daß die vorgegebene Stellung genau eingehalten werden soll.