EP2870044A2 - Verfahren zum steuern einer magnetschienenbremsvorrichtung eines schienenfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum steuern einer magnetschienenbremsvorrichtung eines schienenfahrzeugs

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EP2870044A2
EP2870044A2 EP13753530.8A EP13753530A EP2870044A2 EP 2870044 A2 EP2870044 A2 EP 2870044A2 EP 13753530 A EP13753530 A EP 13753530A EP 2870044 A2 EP2870044 A2 EP 2870044A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic
electrical connection
rail brake
brake
cycles
Prior art date
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Application number
EP13753530.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2870044B1 (de
Inventor
Henry Lehmann
Peter Schlager
Bernhard Gross
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Knorr Bremse GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse GmbH
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Publication date
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Publication of EP2870044B1 publication Critical patent/EP2870044B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H7/00—Brakes with braking members co-operating with the track
    • B61H7/02—Scotch blocks, skids, or like track-engaging shoes
    • B61H7/04—Scotch blocks, skids, or like track-engaging shoes attached to railway vehicles
    • B61H7/06—Skids
    • B61H7/08—Skids electromagnetically operated

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a magnetic rail brake device of a rail vehicle, which includes at least one of an electric power source via an electrical connection solenoid of an electric magnetic brake, wherein the magnetic connection between the electric power source and the at least one magnetic coil of the magnetic track Magnetic rail brake is produced and separated on a Magnetschienenbrems- deactivation signal to energize the at least one magnetic coil for generating a magnetic force, according to the preamble of claim 1 and a magnetic rail brake device of a rail vehicle, which at least one of an electric power source via a electrically connected solenoid coil of an electric magnetic rail brake includes, and an electronic control device, wherein a in the Steuerein direction controlled magnetic rail brake activation signal out the electrical connection between the electrical energy source and the at least one magnetic coil of the magnetic rail brake made and on a controlled in the control device Magnetschienenbrems-
  • Deactivation signal is disconnected to energize or de-energize the at least one magnetic coil for generating a magnetic force, according to the preamble of claim 9.
  • Such a magnetic rail brake device is known for example from DE 101 11 685 A1.
  • the force-generating main component of an electric magnetic rail brake is the brake magnet.
  • He is in principle an electromagnet, consisting of a rail in the direction
  • BestmoreRICskopiel extending, carried by a magnetic coil body and a magnetic coil horseshoe-like magnetic core, which forms the base or carrier body.
  • the horseshoe-shaped magnetic core forms pole shoes on its side facing the vehicle rail.
  • the DC current flowing in the solenoid causes a magnetic voltage which generates in the magnetic core a magnetic flux which shorts across the rail head as soon as the brake magnet rests with its pole pieces on the rail.
  • the located in the space between the pole pieces between bar made of non-magnetic material prevents the magnetic flux already short-circuits on the pole pieces. Due to the short-circuiting of the rail head magnetic flux magnetic attraction between the brake magnet and rail is achieved. Due to the kinetic energy of the moving rail vehicle, the magnetic rail brake is pulled over drivers along the rail. This results from the sliding friction between the brake magnet and rail in conjunction with the magnetic attraction a braking force.
  • Magnetic rail brakes are brought by switching on the excitation current, ie energized by the solenoid in the active state in which the braking force acts, or by switching off the excitation current, ie brought by the solenoid leakage in the deactive state in which no braking force acts.
  • the excitation current is switched on or off, the magnetic rail brake abruptly releases the braking force or relieves the rail vehicle abruptly of the braking force, which in each case brings about an undesired brake clamping pressure or brake release pressure.
  • Such a jolt represents a hazard potential for the persons traveling along with the rail vehicle.
  • the invention is based on the object, a method and an apparatus of the type mentioned in such a way that the jerk when turning on or off the magnetic rail brake is minimized.
  • the invention is based on the idea that
  • a “magnetic rail brake activation signal” should be understood to mean a signal by which the magnetic rail brake is fundamentally engaged, in contrast to a “magnetic rail brake deactivation signal", a signal by which the magnetic rail brake is basically released.
  • the magnetic rail brake deactivation signal can also be formed from the negation of the magnetic rail brake activation signal, ie as soon as the Magnetic rail brake activation signal is no longer pending, the magnetic rail brake deactivation signal is generated or formed for the fundamental release of the magnetic rail brake.
  • the excitation current of the magnetic coil or the voltage applied to the magnetic coil in the fundamental change from the activated (magnetic track brake activation signal) in the deactivated state (magnetic track brake deactivation signal) or vice versa controlled by a defined course. This is done in each case by repeated and short-term switching on and off of the excitation current of the solenoid, so that the excitation current and thus the braking force over a certain period of time is reduced from the maximum value to zero.
  • the on / off periods or connection / disconnection periods are in a range that can be achieved with conventional electrical or electronic switches.
  • the Bremszuspannruck or Bremslöseruck is reduced, particularly high is the effectiveness of the method when the magnetic rail brake is used until the vehicle is stationary and the stepped shutdown of the excitation current in synchronization with the delay of the rail vehicle until the vehicle is stationary.
  • the excitation current is switched off and then switched on again by a switch over a defined time period before the last and final switch-off instant of the magnetic rail brake, in which the rail vehicle has just come to a standstill, the ratio between the Separating periods in which the magnetic coil is de-energized or disconnected from the electrical energy source, and the connection periods in which the solenoid is energized or connected to the electrical energy source, preferably in favor of the separation periods shifts until the excitation current and thus the braking effect practically Value reaches zero.
  • the separation periods in which the electrical connection between the solenoid and the electric power source is disconnected are preferably longer and the connection periods in which this electrical connection is made shorter.
  • the separation periods in which the electrical connection is disconnected are preferably shorter and the connection periods in which the electrical connection is made are preferably longer.
  • the period duration of each off / on or connection / disconnect cycle is preferably changed.
  • the number of Cycles is of the inductance of the solenoid and the desired
  • an evaluation of a speed signal representing the speed of the rail vehicle is made as to whether, at the time of generating the magnetic rail brake activation signal or the magnetic rail brake deactivation signal, the speed of the rail vehicle is between a lower limit speed and an upper limit speed, and if so: disconnect and restoring the once established electrical connection between the electrical energy source and the at least one magnetic coil of the magnetic rail brake in the predetermined sequence of cycles, and if not: maintaining the once established electrical connection until at least the rail vehicle is at rest, or manufacturing and re-establishing Separating the once separate electrical connection between the electrical energy source and the at least one magnetic coil of
  • Magnetic rail brake in the specified sequence of cycles and if this is not the case: maintaining the separation of once disconnected electrical connection.
  • the inventive method is preferably in a speed range between a lower
  • Limit speed this can also be equal to the vehicle standstill, and performed an upper limit speed, because on the one hand at higher speeds above the upper limit speed, a rapid onset of the magnetic rail brake is crucial, especially if the magnetic rail brake for an emergency or
  • Rapid braking of the rail vehicle is used. Then it comes to maximum braking power and the inventive switching on / off of the magnetic rail brake is not performed.
  • speeds of more than, for example, 50 km / h as the upper limit speed a switch-on load entering when the magnetic rail brake is activated is relatively weak and therefore has little effect on comfort.
  • the electrical connection once established or the electrical connection once disconnected between the electrical energy source and the at least one magnetic coil of the magnetic rail brake are disconnected and restored or established and disconnected for a predetermined period of time in the predetermined sequence of cycles.
  • the period of cycles of establishing the electrical connection and the period of cycles of disconnecting the electrical connection are each constant.
  • the period of cycles of establishing the electrical connection and the period of cycles of disconnecting the electrical connection could each be varied, in particular to avoid vibration excitation in the resonance region.
  • the fixed sequence of cycles of disconnecting and restoring the electrical connection is executed only once in response to the magnetic track brake activation signal.
  • the fixed sequence of cycles of recovering and disconnecting the electrical connection is also executed only once, even after the magnetic track brake deactivation signal.
  • the invention also relates to an eddy current braking system of a railway vehicle, which includes a magnetic track brake device as described above.
  • the magnetic rail brake activation signal is preferably an emergency, rapid, forced or operating signal, ie, that the magnetic rail brake in the context of an emergency, quick or forced or service braking activated (magnetic track brake activation signal) or after such emergency, fast or forced or service braking is disabled (magnetic track brake disable signal).
  • a magnetic rail brake device in which in the electrical connection between the electric power source and the at least one magnetic coil of the magnetic rail brake at least one switch is arranged, which is controlled by an electronic control device such that the above-described Behavior of the magnetic rail brake results. Furthermore, at least one speed sensor is provided for controlling a speed signal representing the speed of the rail vehicle in the control device.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a magnetic rail brake device according to a preferred embodiment of the invention.
  • Fig. 2 is a voltage-time diagram showing the time course of a voltage applied to a solenoid of the magnetic rail brake device of Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a current-time diagram which represents the time profile of the exciter current of the magnetic coil of the magnetic rail brake device of FIG.
  • the invention is embodied in an electric magnetic rail brake device 1, wherein the force-generating main component is a brake magnet, which is in principle an electromagnet consisting of a extending in the rail direction, carried by a magnetic coil body solenoid 6 and a horseshoe-like magnetic core, the basic or Carrier body forms.
  • the horseshoe-shaped magnetic core forms pole shoes on its side facing the vehicle rail.
  • the DC current flowing in the magnetic coil 6 causes a magnetic voltage which generates a magnetic flux in the magnetic core, which short-circuits over the rail head as soon as the brake magnet rests with its pole shoes on the rail.
  • the intermediate strip of non-magnetic material located in the intermediate space between the pole shoes prevents the magnetic flux from short-circuiting via the pole shoes.
  • the magnetic rail brake device 1 therefore, a powered by an electric power source 2 via an electrical connection 4 solenoid 6 a magnetic rail brake 8, and an electronic control device 10.
  • the electrical connection 4 between the electric power source 2 and the solenoid 6 of the Magnetic rail brake 8 made on a driven in the control device 10 magnetic rail brake activation signal out and disconnected to a controlled in the control device 10 Magnetschienenbrems- deactivation signal to energize the magnetic coil 6 to generate a magnetic force or deenergize.
  • the electrical connection 4 between the electric power source 2 and the magnetic coil 6 of the magnetic rail brake 8 is realized by a corresponding electrical wiring 4.
  • an electrical or electronic switch 12 is arranged, which of the control device 10 for producing or separating the electrical connection 4 between the solenoid 6 and electrical Power source 2 is controlled.
  • the switch 12 may be, for example, a relay.
  • At least one speed sensor 14 for the control of one representing the speed of the rail vehicle Speed signal provided in the control device 10.
  • an electrical signal line 16 is pulled from the speed sensor 14 to the electronic control device 10.
  • the magnetic rail brake activation signal is preferably an emergency, quick, forced or service brake signal, that is to say that the magnetic rail brake is activated or deactivated during emergency, quick, forced or service braking.
  • the electronic control device 10 is connected via a further electrical signal line 18 to a brake control plane 20, which receives the command for activating or deactivating the corresponding type of brake, for example, via a safety loop or a vehicle data bus.
  • control routines implemented in a memory of the control device 10 are designed in such a way that the switch 12 arranged in the electrical connection 4 between the electrical energy source 2 and the magnetic coil 6 of the magnetic rail brake 8 is activated in such a way that the magnet rail brake activation signal is produced once electrical connection 4 between the electric power source 2 and the solenoid 6 of the magnetic rail brake 8 is separated and restored in a fixed sequence of cycles.
  • the electrical connection 4 is produced by closing the switch 12 and the magnetic rail brake 8 is initially activated or clamped to a basic magnetic rail activation signal, for example in the context of emergency braking. Thereafter, the once established electrical connection 4 between the electric power source 2 and the solenoid 6 of the magnetic rail brake 8 in a predetermined sequence of cycles separated and restored, each by a corresponding control of the switch 12th
  • the magnetic rail brake 8 in response to a fundamental magnetic track brake deactivation signal, e.g. to completely dissolve an emergency braking located in the course by opening the switch 12 or disconnecting the electrical connection 4, the magnetic rail brake 8 is first deactivated or released. Thereafter, the once separate electrical connection 4 between the electric power source 2 and the magnetic coil 6 of the magnetic rail brake 8 in a predetermined sequence of cycles is prepared and separated, each by a corresponding control of the switch 12 by the control device 10th
  • This type of cyclical control of the magnetic rail brake 8 is preferably speed-dependent, i. depending on the speed of the rail vehicle prevailing at the time of the generation of the magnetic rail brake activation signal or magnetic rail brake deactivation signal, wherein the speed sensor 14 of the control device 10 delivers a corresponding speed signal.
  • the control device 10 is designed to carry out an evaluation of the speed signal as to whether at the time of the generation of the magnetic rail brake activation signal or the Magnetic rail brake deactivation signal is the speed of the rail vehicle between a lower limit speed and an upper limit speed.
  • the upper limit speed is for example 50 km / h.
  • the switch 12 is controlled by the control device 10 so that the once established electrical connection 4 between the electric power source 2 and the magnetic coil 6 of the magnetic rail brake 8 in the specified sequence of cycles is disconnected and restored. If this is not the case, the switch 12 is controlled by the control device 10 in such a way that the electrical connection 4 once made is maintained and the magnetic rail brake 8 is thereby kept permanently tensioned, for example until at least the stoppage of the rail vehicle.
  • the switch 12 is controlled by the control device 10 so that the once separate electrical connection 4 between the electric power source 2 and the solenoid 6 of the magnetic rail brake 8 in the specified sequence of cycles produced and separated again. If this is not the case, the switch 12 is controlled by the control device 10, that the separation of the once separate electrical connection 4 is permanently maintained and the magnetic rail brake 8 remains thereby solved.
  • the electrical connection 4 once made or the once separate electrical connection 4 between the electrical energy source 2 and the magnetic coil 6 of the magnetic rail brake 8 via a predetermined period of time in the specified sequence of cycles separated and restored or manufactured and separated again.
  • This fixed period of time is measured from the time of the generation of the magnetic track brake activation signal or the magnetic track brake deactivation signal.
  • the cycles of switching off / on or the connection / disconnection can alternatively also be carried out without a time limit such that an average current in a range of 10% to 90% of the rated current of the magnetic rail brake is established.
  • the duty cycle and the period may preferably vary in relation to each other such that the average current remains constant, but resonance frequencies are avoided.
  • the predetermined sequence of cycles of disconnecting and restoring the electrical connection may be performed only once.
  • the fixed sequence of cycles of recovering and disconnecting the electrical connection is also executed only once, even after the magnetic track brake deactivation signal.
  • FIG 2 is a voltage-time diagram is shown, which shows the time course of a voltage applied to the magnetic coil 6 of the magnetic rail brake 8 of Figure 1 voltage when the solenoid 6 is energized or de-energized as described above.
  • 3 shows the corresponding current-time diagram, which represents the resulting temporal course of the excitation current of the magnetic coil 6.
  • the speed of the rail vehicle equipped with the magnetic rail brake device is greater than the lower limit speed of approximately 5 km / h and also greater than an upper limit speed of approximately 50 km / h, so that the speed sensor 14 sends a corresponding signal to the controller 10.
  • the magnetic coil 6 of the magnetic rail brake 8 is de-energized because a Magnetschienenbrems- deactivation signal is present at the control device 10 or so far no magnetic track brake activation signal has been controlled in the control device 10. With reference to the diagrams of FIGS. 2 and 3, this state still exists until shortly before the time t.
  • a basic magnetic track brake activation signal is controlled, for example in an emergency braking by a safety loop of the rail vehicle in the control device 10, the switch is controlled by the control device 10 in its closed position and the solenoid 6 of the magnetic rail brake 8 characterized first permanently with the a voltage U of, for example, 110 V applied, as is apparent from Fig.2.
  • This voltage causes in the solenoid 6, slightly delayed, a current I, which during the connection period in which the solenoid 6 is connected through the switch 12 to the electrical energy source 2, ie in the period between ti and t 2 up to approx 10A, as shown in Fig.3.
  • the solenoid 6 Since the speed of the rail vehicle at the time ti of the activation of the magnetic rail brake is greater than the upper limit speed, the solenoid 6 is permanently subjected to the voltage U. There is preferably no cyclic timing. It is then assumed that, in the period between ti (activation of the magnetic rail brake) and a time t 2, wherein which is no longer present, the magnetic rail brake activation signal and generating a magnetic rail brake disable signal or formed (deactivation of the magnetic rail brake), the speed of the rail vehicle has fallen to a speed which is between the lower and the upper limit speed, for example at 30 km / h.
  • the time t 2 therefore marks the time at which the magnetic rail brake deactivation signal is present or the magnetic rail brake activation signal is no longer present.
  • the magnetic coil 6 is separated from the electrical energy source 2 by the switch 12, which is for this purpose controlled by the algorithm of the control device 10 accordingly.
  • the switch 12 is again controlled in the closed position at time t3, which in turn a voltage U preferably at the same level to the solenoid coil 6 during a connection period between t3 and rests.
  • a voltage U preferably at the same level to the solenoid coil 6 during a connection period between t3 and rests.
  • Is in this case are in the time window between t.2 and t 5 with the lapse of time t is the separation time periods in which the electrical connection 4 between the magnetic coil and electric power source 2 is separated longer and the connection time periods in which this electrical connection 4 is made shorter, as in particular the voltage curve of Figure 2 shows.
  • the temporal current profile is then, characterized by a certain time delay, characterized by a sawtooth profile, as Figure 3 shows.
  • the period P e m of cycles of the production of the electrical connection 4 and the period P out of cycles of the separation of the electrical connection 4 are preferably each constant and, for example, the same.
  • the period P e in and the period P aU s may each be varied, in particular to avoid vibration excitation in the resonance region.
  • the period Pein Paus a connection / disconnection cycle can vary, for example, from 50 to 2000 ms.
  • the magnetic rail brake 8 is activated when a vehicle is in motion at a speed greater than the lower limit speed and less than the upper limit speed rail vehicle (magnetic rail brake activation signal), whereby an undesirable brake clamping pressure would arise.
  • the separation periods in which the electrical connection 4 between the magnetic coil 6 and the electric power source 2 is separated may be shorter and the connection periods in which this electrical connection 4 is made may be longer fail.
  • the invention described above is not only applicable to purely electric magnetic rail brakes 8 or magnetic rail brake devices 1. It can also be applied to electrically switchable permanent magnet rail brakes to create a magnetic opposing field to cancel the braking force effect.
  • Magnetic rail brake device energy source

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Magnetschienenbremsvorrichtung (1) eines Schienenfahrzeugs, welche wenigstens eine von einer elektrischen Energiequelle (2) über eine elektrische Verbindung (4) gespeiste Magnetspule (6) einer Magnetschienenbremse (8) beinhaltet, wobei auf ein Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin die elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) hergestellt und auf ein Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal hin getrennt wird, um die wenigstens eine Magnetspule (6) zur Erzeugung einer Magnetkraft zu erregen bzw. zu entregen. Die Erfindung sieht vor, dass a) auf das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin die einmal hergestellte elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) in einer festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt wird, oder b) auf das Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal hin die einmal getrennte elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) in einer festgelegten Folge von Zyklen hergestellt und wieder getrennt wird.

Description

Verfahren zum Steuern einer Magnetschienenbremsvorrichtung eines Schienenfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Magnetschienenbremsvorrichtung eines Schienenfahrzeugs, welche wenigstens eine von einer elektrischen Energiequelle über eine elektrische Verbindung gespeiste Magnetspule einer elektrischen Magnetschienenbremse beinhaltet, wobei auf ein Magnetschienenbrems- Aktivierungssignal hin die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Energiequelle und der wenigstens einen Magnetspule der Magnetschienenbremse hergestellt und auf ein Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignal hin getrennt wird, um die wenigstens eine Magnetspule zur Erzeugung einer Magnetkraft zu erregen bzw. zu entregen, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie von einer Magnetschienenbremsvorrichtung eines Schienenfahrzeugs, welche wenigstens eine von einer elektrischen Energiequelle über eine elektrische Verbindung gespeiste Magnetspule einer elektrischen Magnetschienenbremse beinhaltet, sowie eine elektronische Steuereinrichtung, wobei auf ein in die Steuereinrichtung eingesteuertes Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Energiequelle und der wenigstens einen Magnetspule der Magnetschienenbremse hergestellt und auf ein in die Steuereinrichtung eingesteuertes Magnetschienenbrems-
Deaktivierungssignal hin getrennt wird, um die wenigstens eine Magnetspule zur Erzeugung einer Magnetkraft zu erregen bzw. zu entregen, nach dem Oberbegriff von Anspruch 9.
Eine solche Magnetschienenbremsvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 101 11 685 A1 bekannt. Die krafterzeugende Hauptkomponente einer elektrischen Magnetschienenbremse ist der Bremsmagnet. Er ist im Prinzip ein Elektromagnet, bestehend aus einer sich in Schienenrichtung
Bestätigungskopiel erstreckenden, von einem Magnetspulenkörper getragenen Magnetspule und einem hufeisenähnlichen Magnetkern, welcher den Grund- oder Trägerkörper bildet. Der hufeisenförmige Magnetkern bildet an seiner der Fahrzeugschiene zugewandten Seite Polschuhe aus. Der in der Magnetspule fließende Gleichstrom bewirkt eine magnetische Spannung, die in dem Magnetkern einen magnetischen Fluss erzeugt, der sich über den Schienenkopf kurzschließt, sobald der Bremsmagnet mit seinen Polschuhen auf der Schiene aufliegt. Die in dem Zwischenraum zwischen den Polschuhen befindliche Zwischen leiste aus nicht magnetischem Material verhindert, dass sich der magnetische Fluss bereits über die Polschuhe kurzschließt. Durch den sich über den Schienenkopf kurzschließenden magnetischen Fluss kommt eine magnetische Anziehungskraft zwischen Bremsmagnet und Schiene zustande. Durch die kinetische Energie des bewegten Schienenfahrzeugs wird die Magnetschienenbremse über Mitnehmer entlang der Schiene gezogen. Hierbei entsteht durch die Gleitreibung zwischen Bremsmagnet und Schiene in Verbindung mit der magnetischen Anziehungskraft eine Bremskraft.
Magnetschienenbremsen werden durch Einschalten des Erregerstroms, d.h. durch Bestromung der Magnetspule in den aktiven Zustand gebracht, in welchem die Bremskraft wirkt, oder durch Ausschalten des Erregerstroms, d.h. durch Entströmen der Magnetspule in den deaktiven Zustand gebracht, in dem keine Bremskraft wirkt. Beim Ein- bzw. Ausschalten des Erregerstroms bringt die Magnetschienenbremse die Bremskraft schlagartig auf bzw. entlastet das Schienenfahrzeug schlagartig von der Bremskraft, was jeweils einen unerwünschten Bremszuspannruck bzw. Bremslöseruck mit sich bringt. Ein solcher Ruck stellt ein Gefährdungspotential für die mit dem Schienenfahrzeug mitfahrenden Personen dar. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der der eingangs erwähnten Art derart fortzubilden, dass der Ruck beim Ein- oder Ausschalten der Magnetschienenbremse möglichst gering ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1 und 9 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass
- auf das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin die einmal hergestellte elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Energiequelle und der wenigstens einen Magnetspule der Magnetschienenbremse in einer festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt wird, als Mittel gegen den sich beim Einschalten der Magnetschienenbremse einstellenden Bremszuspannruck, oder
- auf das Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal hin die einmal getrennte elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Energiequelle und der wenigstens einen Magnetspule der Magnetschienenbremse in einer festgelegten Folge von Zyklen hergestellt und wieder getrennt wird, als Mittel gegen den sich beim Ausschalten der Magnetschienenbremse einstellenden Bremslöseruck.
Unter einem„Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal" soll dabei ein Signal verstanden werden, durch welches die Magnetschienenbremse grundsätzlich zugespannt wird. Im Gegensatz dazu soll unter einem „Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal" ein Signal verstanden werden, durch welches die Magnetschienenbremse grundsätzlich gelöst wird. Das Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal kann auch aus der Negation des Magnetschienenbrems-Aktivierungssignals gebildet werden, d.h. sobald das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal nicht mehr ansteht wird das Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal zum grundsätzlichen Lösen der Magnetschienenbremse erzeugt oder gebildet.
Mit anderen Worten wird der Erregerstrom der Magnetspule bzw. die an der Magnetspule anliegende Spannung beim grundsätzlichen Wechsel vom aktivierten (Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal) in den deaktivierten Zustand (Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal) oder umgekehrt über einen definierten Verlauf gesteuert. Dies erfolgt jeweils durch mehrmaliges und kurzzeitiges Aus- und Einschalten des Erregerstroms der Magnetspule, so dass sich der Erregerstrom und damit die Bremskraft über einen bestimmten Zeitraum verzögert vom Maximalwert auf Null reduziert. Die Ein- /Ausschaltdauern bzw. Verbindungs-/Trennzeitdauern liegen dabei in einem Bereich der mit konventionellen elektrischen oder elektronischen Schaltern erreicht werden kann. Durch den langsameren Aufbau bzw. Abbau der Bremskraft der Magnetschienenbremse gegenüber dem Stand der Technik wird der Bremszuspannruck bzw. Bremslöseruck reduziert, besonders hoch ist die Wirksamkeit des Verfahrens, wenn die Magnetschienenbremse bis zum Fahrzeugstillstand genutzt wird und die gestufte Abschaltung des Erregerstroms synchron mit der Verzögerung des Schienenfahrzeugs bis in den Fahrzeugstillstand erfolgt.
Während bisher aufgrund des Rucks beim Ein- bzw. Ausschalten die Verwendung einer Magnetschienenbremse beim Bremsen bis in den Stillstand problematisch war, können mit Hilfe der Erfindung Magnetschienenbremsen nun auch zum Bremsen bis in den Stillstand eingesetzt werden, entweder ausschließlich oder im Rahmen von Bremsenblending zusammen mit anderen Bremsen was zu einer Verkürzung des Bremswegs führt. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindung möglich.
Auf ein grundsätzliches Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal hin wird über einen definierten Zeitraum vor dem letzten und finalen Ausschaltzeitpunkt der Magnetschienenbremse, in dem das Schienenfahrzeug beispielsweise gerade zum Stillstand gekommen ist, der Erregerstrom durch einen Schalter aus- und dann wieder eingeschaltet, wobei sich das Verhältnis zwischen den Trennzeitdauern, in denen die Magnetspule entregt bzw. von der elektrischen Energiequelle getrennt ist, und den Verbindungszeitdauern, in denen die Magnetspule erregt bzw. mit der elektrischen Energiequelle verbunden ist, bevorzugt zu Gunsten der Trennzeitdauern verschiebt, bis der Erregerstrom und damit die Bremswirkung praktisch den Wert Null erreicht.
Mit anderen Worten werden auf ein grundsätzliches Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignal hin mit fortschreitender Zeit die Trennzeitdauern, in welchen die elektrische Verbindung zwischen Magnetspule und elektrischen Energiequelle getrennt ist, bevorzugt länger und die Verbindungszeitdauern, in denen diese elektrische Verbindung hergestellt ist, bevorzugt kürzer.
Umgekehrt werden auf ein grundsätzliches Magnetschienenbrems- Aktivierungssignal hin mit fortschreitender Zeit die Trennzeitdauern, in welchen die elektrische Verbindung getrennt ist, bevorzugt kürzer und die Verbindungszeitdauern, in denen die elektrische Verbindung hergestellt ist, bevorzugt länger.
Zur Vermeidung von Resonanzen wird bevorzugt die Periodendauer jedes Aus/Einschalt- bzw. Verbindungs-/Trennzyklus geändert. Die Anzahl der Zyklen ist von der Induktivität der Magnetspule und der gewünschten
Zeitdauer bis zur Aktivierung/Deaktivierung abhängig.
Besonders bevorzugt erfolgt eine Auswertung eines die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs repräsentierenden Geschwindigkeitssignals dahingehend, ob zum Zeitpunkt der Erzeugung des Magnetschienenbrems- Aktivierungssignals oder des Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignals die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs zwischen einer unteren Grenzgeschwindigkeit und einer oberen Grenzgeschwindigkeit liegt, und falls dies der Fall ist: Trennen und Wiederherstellen der einmal hergestellten elektrischen Verbindung zwischen der elektrischen Energiequelle und der wenigstens einen Magnetspule der Magnetschienenbremse in der festgelegten Folge von Zyklen, und falls dies nicht der Fall ist: Aufrechterhalten der einmal hergestellten elektrischen Verbindung bis wenigstens zum Stillstand des Schienenfahrzeugs, oder Herstellen und wieder Trennen der einmal getrennten elektrischen Verbindung zwischen der elektrischen Energiequelle und der wenigstens einen Magnetspule der
Magnetschienenbremse in der festgelegten Folge von Zyklen, und falls dies nicht der Fall ist: Aufrechterhalten der Trennung der einmal getrennten elektrischen Verbindung.
Mit anderen Worten wird das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt in einem Geschwindigkeitsbereich zwischen einer unteren
Grenzgeschwindigkeit, diese kann auch dem Fahrzeugstillstand gleich sein, und einer oberen Grenzgeschwindigkeit durchgeführt, weil zum einen bei höheren Geschwindigkeiten oberhalb der oberen Grenzgeschwindigkeit ein schnelles Einsetzen der Magnetschienenbremse entscheidend ist, insbesondere wenn die Magnetschienenbremse für eine Not- oder
Schnellbremsung des Schienenfahrzeugs eingesetzt wird. Dann kommt es auf maximale Bremsleistung an und das erfindungsgemäße Ein-/Ausschalten der Magnetschienenbremse wird nicht durchgeführt. Zum andern ist bei Geschwindigkeiten von mehr als z.B. 50 km/h als obere Grenzgeschwindigkeit ein beim Aktivieren der Magnetschienenbremse eintretender Einschaltruck relativ schwach und hat daher wenig Auswirkung auf den Komfort.
Besonders bevorzugt wird die einmal hergestellte elektrische Verbindung oder die einmal getrennte elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Energiequelle und der wenigstens einen Magnetspule der Magnetschienenbremse über eine vorgegebene Zeitdauer in der festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt oder hergestellt und wieder getrennt.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Periode von Zyklen der Herstellung der elektrischen Verbindung und die Periode von Zyklen der Trennung der elektrischen Verbindung jeweils konstant. Alternativ könnte die Periode von Zyklen der Herstellung der elektrischen Verbindung und die Periode von Zyklen der Trennung der elektrischen Verbindung jeweils variiert werden, um insbesondere eine Schwingungsanregung im Resonanzbereich zu vermeiden.
Gemäß einer Weiterbildung wird auf das Magnetschienenbrems- Aktivierungssignal hin die festgelegte Folge von Zyklen des Trennens und Wiederherstellens der elektrischen Verbindung nur einmal ausgeführt. In analoger Weise und bevorzugt wird auch auf das Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignal hin die festgelegte Folge von Zyklen des Wiederherstellens und Trennens der elektrischen Verbindung nur einmal ausgeführt. Die Erfindung betrifft auch ein Wirbelstrombremssystem eines Schienenfahrzeugs, welches eine vorstehend beschriebene Magnetschienenbremsvorrichtung enthält.
Das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal ist bevorzugt ein Not-, Schnell-, Zwangs- oder Betriebssignal, d.h., dass die Magnetschienenbremse im Rahmen einer Not-, Schnell oder Zwangs- oder Betriebsbremsung aktiviert (Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal) bzw. nach einer solchen Not-, Schnell oder Zwangs- oder Betriebsbremsung deaktiviert (Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal) wird.
Zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens wird eine eingangs genannte Magnetschienenbremsvorrichtung vorgeschlagen, bei welcher in der elektrischen Verbindung zwischen der elektrischen Energiequelle und der wenigstens einen Magnetspule der Magnetschienenbremse wenigstens ein Schalter angeordnet ist, welcher von einer elektronischen Steuereinrichtung derart angesteuert wird, dass sich das oben beschriebene Verhalten der Magnetschienenbremse ergibt. Weiterhin ist wenigstens ein Geschwindigkeitssensor zur Einsteuerung eines die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs repräsentierenden Geschwindigkeitssignals in die Steuereinrichtung vorgesehen.
Der genaue Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer Magnetschienenbremsvorrichtung bzw. der genaue Aufbau der Magnetschienenbremsvorrichtung wird durch die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich.
Zeichnung
In der Zeichnung zeigt Fig.1 ein Schaltschema einer Magnetschienenbremsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig.2 ein Spannungs-Zeitdiagramm, welches den zeitlichen Verlauf einer an einer Magnetspule der Magnetschienenbremsvorrichtung von Fig.1 anliegenden Spannung darstellt;
Fig.3 ein Strom-Zeitdiagramm, welches den zeitlichen Verlauf des Erregerstroms der Magnetspule der Magnetschienenbremsvorrichtung von Fig.1 darstellt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Erfindung ist in einer elektrischen Magnetschienenbremsvorrichtung 1 verwirklicht, bei welcher die krafterzeugende Hauptkomponente ein Bremsmagnet ist, der im Prinzip ein Elektromagnet ist, bestehend aus einer sich in Schienenrichtung erstreckenden, von einem Magnetspulenkörper getragenen Magnetspule 6 und einem hufeisenähnlichen Magnetkern, welcher den Grund- oder Trägerkörper bildet. Der hufeisenförmige Magnetkern bildet an seiner der Fahrzeugschiene zugewandten Seite Polschuhe aus. Der in der Magnetspule 6 fließende Gleichstrom bewirkt eine magnetische Spannung, die in dem Magnetkern einen magnetischen Fluss erzeugt, der sich über den Schienenkopf kurzschließt, sobald der Bremsmagnet mit seinen Polschuhen auf der Schiene aufliegt. Die in dem Zwischenraum zwischen den Polschuhen befindliche Zwischenleiste aus nicht magnetischem Material verhindert, dass sich der magnetische Fluss bereits über die Polschuhe kurzschließt. Durch den sich über den Schienenkopf kurzschließenden magnetischen Fluss kommt eine magnetische Anziehungskraft zwischen Bremsmagnet und Schiene zustande. Durch die kinetische Energie des bewegten Schienenfahrzeugs wird die Magnetschienenbremse 8 über Mitnehmer entlang der Schiene gezogen. Hierbei entsteht durch die Gleitreibung zwischen Bremsmagnet und Schiene in Verbindung mit der magnetischen Anziehungskraft eine Bremskraft. Der generelle Aufbau und die generelle Funktionsweise solcher Magnetschienenbremsvorrichtungen sind hinlänglich bekannt, weshalb darauf nicht weiter eingegangen werden soll.
Gemäß Fig.1 weist die Magnetschienenbremsvorrichtung 1 daher eine von einer elektrischen Energiequelle 2 über eine elektrische Verbindung 4 gespeiste Magnetspule 6 einer Magnetschienenbremse 8 auf, sowie eine elektronische Steuereinrichtung 10. Dabei wird die elektrische Verbindung 4 zwischen der elektrischen Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 auf ein in die Steuereinrichtung 10 eingesteuertes Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin hergestellt und auf ein in die Steuereinrichtung 10 eingesteuertes Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignal hin getrennt, um die Magnetspule 6 zur Erzeugung einer Magnetkraft zu erregen bzw. zu entregen. Die elektrische Verbindung 4 zwischen der elektrischen Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 ist durch eine entsprechende elektrische Verkabelung 4 realisiert.
Dabei ist in der elektrischen Verbindung bzw. Verkabelung 4 zwischen der elektrischen Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 ein elektrischer oder elektronischer Schalter 12 angeordnet, welcher von der Steuereinrichtung 10 zum Herstellen bzw. zum Trennen der elektrischen Verbindung 4 zwischen Magnetspule 6 und elektrischer Energiequelle 2 angesteuert wird. Bei dem Schalter 12 kann es sich beispielsweise um ein Relais handeln.
Weiterhin ist wenigstens ein Geschwindigkeitssensor 14 zur Einsteuerung eines die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs repräsentierenden Geschwindigkeitssignals in die Steuereinrichtung 10 vorgesehen. Hierzu ist eine elektrische Signalleitung 16 von dem Geschwindigkeitssensor 14 zu der elektronischen Steuereinrichtung 10 gezogen.
Das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal ist bevorzugt ein Not-, Schnell-, Zwangs- oder Betriebsbremssignal, d.h., dass die Magnetschienenbremse im Rahmen einer Not-, Schnell-, Zwangs- oder Betriebsbremsung aktiviert bzw. nach einer solchen Bremsung deaktiviert wird. Hierzu ist die elektronische Steuereinrichtung 10 über eine weitere elektrische Signalleitung 18 mit einer Bremssteuerebene 20 verbunden, die beispielsweise über eine Sicherheitsschleife oder einen Fahrzeugdatenbus den Befehl zur Aktivierung oder Deaktivierung der entsprechenden Bremsenart erhält.
Die in einem Speicher der Steuereinrichtung 10 implementierten Steuerroutinen sind dabei derart ausgebildet, dass der in der elektrischen Verbindung 4 zwischen der elektrischen Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 angeordnete Schalter 12 derart angesteuert wird, dass auf ein Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin die einmal hergestellte elektrische Verbindung 4 zwischen der elektrischen Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 in einer festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt wird.
Mit anderen Worten wird auf ein grundsätzliches Magnetschienenbrems- Aktivierungssignal hin, z.B. im Rahmen einer Notbremsung, durch Schließen des Schalters 12 die elektrische Verbindung 4 hergestellt und die Magnetschienenbremse 8 zunächst aktiviert bzw. zugespannt. Danach wird die einmal hergestellte elektrische Verbindung 4 zwischen der elektrischen Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 in einer festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt, jeweils durch eine entsprechende Ansteuerung des Schalters 12.
Auf der anderen Seite wird auf ein grundsätzliches Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignal hin, z.B., wenn eine einmal eingeleitete Bremsung bzw. Notbremsung insgesamt wieder aufgehoben werden soll, die elektrische Verbindung 4 zwischen der Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 in einer festgelegten Folge von Zyklen hergestellt und getrennt.
Mit anderen Worten wird auf ein grundsätzliches Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignal hin, z.B. zum gänzlichen Auflösen einer sich im Ablauf befindlichen Notbremsung durch Öffnen des Schalters 12 bzw. Trennen der elektrischen Verbindung 4 die Magnetschienenbremse 8 zunächst deaktiviert bzw. gelöst. Danach wird die einmal getrennte elektrische Verbindung 4 zwischen der elektrischen Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 in einer festgelegten Folge von Zyklen hergestellt und getrennt, jeweils durch eine entsprechende Ansteuerung des Schalters 12 durch die Steuereinrichtung 10.
Diese Art der zyklischen Steuerung der Magnetschienenbremse 8 erfolgt bevorzugt geschwindigkeitsabhängig, d.h. abhängig von der zum Zeitpunkt der Erzeugung des Magnetschienenbrems-Aktivierungssignals bzw. Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignals herrschenden Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs, wobei der Geschwindigkeitssensor 14 der Steuereinrichtung 10 ein entsprechendes Geschwindigkeitssignal liefert.
Die Steuereinrichtung 10 ist ausgebildet, um eine Auswertung des Geschwindigkeitssignals dahingehend vorzunehmen, ob zum Zeitpunkt der Erzeugung des Magnetschienenbrems-Aktivierungssignals oder des Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignals die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs zwischen einer unteren Grenzgeschwindigkeit und einer oberen Grenzgeschwindigkeit liegt. Dabei beträgt die obere Grenzgeschwindigkeit beispielsweise 50 km/h.
Falls dies im Rahmen eines anstehenden Magnetschienenbrems- Aktivierungssignals der Fall ist, dann wird der Schalter 12 durch die Steuereinrichtung 10 derart angesteuert, dass die einmal hergestellte elektrische Verbindung 4 zwischen der elektrischen Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 in der festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt wird. Falls dies nicht der Fall ist, wird der Schalter 12 durch die Steuereinrichtung 10 derart angesteuert, dass die einmal hergestellte elektrische Verbindung 4 aufrecht erhalten wird und die Magnetschienenbremse 8 dadurch permanent zugespannt gehalten wird, beispielsweise bis wenigstens zum Stillstand des Schienenfahrzeugs.
Falls dies im Rahmen eines anstehenden Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignals der Fall ist, dann wird der Schalter 12 durch die Steuereinrichtung 10 derart angesteuert, dass die einmal getrennte elektrische Verbindung 4 zwischen der elektrischen Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 in der festgelegten Folge von Zyklen hergestellt und wieder getrennt wird. Falls dies nicht der Fall ist, wird der Schalter 12 durch die Steuereinrichtung 10 angesteuert, dass die Trennung der einmal getrennten elektrischen Verbindung 4 permanent aufrecht erhalten wird und die Magnetschienenbremse 8 dadurch gelöst bleibt.
Besonders bevorzugt wird die einmal hergestellte elektrische Verbindung 4 oder die einmal getrennte elektrische Verbindung 4 zwischen der elektrischen Energiequelle 2 und der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 über eine vorgegebene Zeitdauer in der festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt oder hergestellt und wieder getrennt. Diese festgelegte Zeitdauer wird dabei vom Zeitpunkt der Erzeugung des Magnetschienenbrems-Aktivierungssignals bzw. des Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignals gemessen.
Die Zyklen des Aus-/Einschaltens bzw. der Verbindung/Trennung können alternativ auch ohne zeitliche Begrenzung derart durchgeführt werden, dass sich ein mittlerer Strom in einem Bereich von 10% bis 90% des Nennstromes der Magnetschienenbremse einstellt. Bei Zyklen ohne zeitliche Begrenzung können bevorzugt das Tastverhältnis und die Periode in einer Relation so zueinander variieren, dass der mittlere Strom konstant bleibt, aber Resonanzfrequenzen vermieden werden.
Weiterhin kann auf das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin die festgelegte Folge von Zyklen des Trennens und Wiederherstellens der elektrischen Verbindung nur einmal ausgeführt werden. In analoger Weise und bevorzugt wird auch auf das Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignal hin die festgelegte Folge von Zyklen des Wiederherstellens und Trennens der elektrischen Verbindung nur einmal ausgeführt.
In Fig.2 ist ein Spannungs-Zeitdiagramm dargestellt, welches den zeitlichen Verlauf einer an der Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 von Fig.1 anliegenden Spannung zeigt, wenn die Magnetspule 6 wie oben beschrieben erregt bzw. entregt wird. Fig.3 zeigt das entsprechende Strom-Zeitdiagramm, welches den daraus resultierenden zeitlichen Verlauf des Erregerstroms der Magnetspule 6 darstellt. Als Ausgangspunkt wird bei diesem Beispiel angenommen, dass die Geschwindigkeit des mit der Magnetschienenbremsvorrichtung ausgerüsteten Schienenfahrzeugs größer als die untere Grenzgeschwindigkeit von ca. 5 km/h und auch größer als eine obere Grenzgeschwindigkeit von ca. 50 km/h ist, so dass der Geschwindigkeitssensor 14 ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 10 sendet. Weiterhin ist die Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 entregt, weil ein Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignal an der Steuereinrichtung 10 ansteht bzw. bisher kein Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal in die Steuereinrichtung 10 eingesteuert worden ist. Dieser Zustand besteht bezogen auf die Diagramme von Fig.2 und Fig.3 noch bis kurz vor dem Zeitpunkt t-|.
Wenn dann zum Zeitpunkt ti ein grundsätzliches Magnetschienenbrems- Aktivierungssignal beispielsweise in einem Notbremsfall von einer Sicherheitsschleife des Schienenfahrzeugs in die Steuereinrichtung 10 eingesteuert wird, so wird der Schalter von der Steuereinrichtung 10 in seine Schließstellung gesteuert und die Magnetspule 6 der Magnetschienenbremse 8 dadurch zunächst dauerhaft mit der einer Spannung U von beispielsweise 110 V beaufschlagt, wie aus Fig.2 hervorgeht. Diese Spannung ruft in der Magnetspule 6, etwas zeitverzögert, einen Strom I hervor, der sich während der Verbindungszeitdauer, in der die Magnetspule 6 durch den Schalter 12 mit der elektrischen Energiequelle 2 verbunden ist, also im Zeitraum zwischen ti und t2 bis auf ca. 10 A aufbaut, wie Fig.3 zeigt. Da die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs zum Zeitpunkt ti der Aktivierung der Magnetschienenbremse größer als die obere Grenzgeschwindigkeit ist, wird die Magnetspule 6 dauerhaft mit der Spannung U beaufschlagt. Es findet bevorzugt keine zyklische Taktung statt. Es wird dann angenommen, dass in dem Zeitraum zwischen ti (Aktivierung der Magnetschienenbremse) und einem Zeitpunkt t2, bei dem welchem das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal nicht mehr ansteht bzw. ein Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal erzeugt oder gebildet wird (Deaktivierung der Magnetschienenbremse), die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs auf eine Geschwindigkeit abgefallen ist, welche zwischen der unteren und der oberen Grenzgeschwindigkeit liegt, beispielsweise bei 30 km/h.
Der Zeitpunkt t2 markiert daher den Zeitpunkt, zu welchem das Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal ansteht bzw. das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal nicht mehr ansteht. Zum Zeitpunkt t2 wird daher die Magnetspule 6 von der elektrischen Energiequelle 2 durch den Schalter 12 getrennt, der hierzu vom Algorithmus der Steuereinrichtung 10 entsprechend angesteuert wird.
Nach einer Trennzeitdauer zwischen t2 und t3, wird zum Zeitpunkt t3 der Schalter 12 wieder in Schließstellung gesteuert, wodurch wiederum eine Spannung U bevorzugt in gleicher Höhe an der Magnetspule 6 während eines Verbindungszeitraums zwischen t3 und anliegt. Auf diese Art entstehen Zyklen der Trennung bzw. der Verbindung der Magnetspule 6 von bzw. mit der elektrischen Energiequelle 2, bis zu einem Zeitpunkt t5, an dem der Schalter letztmalig in Trennstellung geschaltet wird, um die Magnetspule 6 final von der elektrischen Energiequelle 2 zu trennen und damit zu entregen. Zum Zeitpunkt t5 befindet sich das Schienenfahrzeug dann bereits im Stillstand und wird beispielsweise von einer Feststellbremse im eingebremsten Zustand gehalten; weshalb ein Zugespannthalten der Magnetschienenbremse 8 nicht notwendig ist. Hierbei werden in dem Zeitfenster zwischen t.2 und t5 mit fortschreitender Zeit t die Trennzeitdauern, in welchen die elektrische Verbindung 4 zwischen Magnetspule und elektrischen Energiequelle 2 getrennt ist, länger und die Verbindungszeitdauern, in denen diese elektrische Verbindung 4 hergestellt ist, kürzer, wie insbesondere der Spannungsverlauf von Fig.2 zeigt. Der zeitliche Stromverlauf ist dann, bedingt durch eine gewisse zeitliche Verzögerung, durch ein sägezahnartiges Profil gekennzeichnet, wie Fig.3 zeigt.
Dabei ist die Periode Pem von Zyklen der Herstellung der elektrischen Verbindung 4 und die Periode Paus von Zyklen der Trennung der elektrischen Verbindung 4 bevorzugt jeweils konstant und beispielsweise gleich groß. Alternativ können die Periode Pein und die Periode PaUs jeweils variiert werden, um insbesondere eine Schwingungsanregung im Resonanzbereich zu vermeiden. Die Periode Pein Paus eines Verbindungs-/Trennzyklus kann dabei beispielsweise von 50 bis 2000 ms variieren.
Zusammenfassend wird daher bei dem Beispiel von Fig.2 und Fig.3 auf ein Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal zum Verbindungs- oder Einschaltzeitpunkt ti hin und auf das darauf folgende Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignal zum Trennungs- oder Ausschaltzeitpunkt t.2 hin über einen definierten Zeitraum (t2 bis t5 ) bis zum letzten und finalen Trennungsoder Ausschaltzeitpunkt t5, in dem das Schienenfahrzeug beispielsweise gerade zum Stillstand gekommen ist, der Erregerstrom durch den Schalter 12 zyklisch aus-, ein- und wieder ausgeschaltet. Dadurch wird der durch das grundsätzliche Deaktivieren der Magnetschienenbremse 8 auf das Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal hin entstehende Bremslöseruck begrenzt. Im Beispiel von Fig.2 und Fig.3 wird daher der Fall betrachtet, in denen das sich in Fahrt befindliche Schienenfahrzeug (auch) von der Magnetschienenbremse 8 eingebremst wird.
Weiterhin ist der Fall vorstellbar, in dem die Magnetschienenbremse 8 bei einem sich in Fahrt mit einer Geschwindigkeit größer als die untere Grenzgeschwindigkeit und kleiner als die obere Grenzgeschwindigkeit befindlichem Schienenfahrzeug aktiviert wird (Magnetschienenbrems- Aktivierungssignal), wodurch ein unerwünschter Bremszuspannruck entstehen würde.
Dann wird zur Minderung des Bremszuspannrucks bzw. zu dessen Vermeidung die Verbindung zwischen der elektrischen Energiequelle und der Magnetspule der Magnetschienenbremse 8 ebenfalls in einer festgelegten Folge von Zyklen hergestellt und wieder getrennt, wie oben bereits beschrieben wurde. In diesem Fall können auf das Magnetschienenbrems- Aktivierungssignal hin mit fortschreitender Zeit t die Trennzeitdauern, in welchen die elektrische Verbindung 4 zwischen Magnetspule 6 und elektrischer Energiequelle 2 getrennt ist, bevorzugt kürzer und die Verbindungszeitdauern, in denen diese elektrische Verbindung 4 hergestellt ist, bevorzugt länger ausfallen.
Die oben beschriebene Erfindung ist nicht nur bei rein elektrischen Magnetschienenbremsen 8 bzw. Magnetschienenbremsvorrichtungen 1 anwendbar. Sie kann auch bei elektrisch schaltbaren Permanentmagnetschienenbremsen angewendet werden, um ein magnetisches Gegenfeld zur Aufhebung der Bremskraftwirkung zu erzeugen. Bezugszeichenliste Magnetschienenbremsvorrichtung Energiequelle
elektrische Verbindung
Magnetspule
Magnetschienenbremse
Steuereinrichtung
Schalter
Geschwindigkeitssensor
Signalleitung
Signalleitung
Bremssteuerebene

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern einer Magnetschienenbremsvorrichtung (1) eines Schienenfahrzeugs, welche wenigstens eine von einer elektrischen Energiequelle (2) über eine elektrische Verbindung (4) gespeiste Magnetspule (6) einer Magnetschienenbremse (8) beinhaltet, wobei auf ein Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin die elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) hergestellt und auf ein Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal hin getrennt wird, um die wenigstens eine Magnetspule (6) zur Erzeugung einer Magnetkraft zu erregen bzw. zu entregen, dadurch gekennzeichnet, dass
a) auf das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin die einmal hergestellte elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) in einer festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt wird, oder
b) auf das Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal hin die einmal getrennte elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) in einer festgelegten Folge von Zyklen hergestellt und wieder getrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Auswertung eines die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs repräsentierenden Geschwindigkeitssignals dahingehend, ob zum Zeitpunkt der Erzeugung des Magnetschienenbrems-Aktivierungssignals oder des Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignals die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs zwischen einer unteren Grenzgeschwindigkeit und einer oberen Grenzgeschwindigkeit liegt, und falls dies der Fall ist:
a) Trennen und Wiederherstellen der einmal hergestellten elektrischen Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) in der festgelegten Folge von Zyklen, und falls dies nicht der Fall ist:
Aufrechterhalten der einmal hergestellten elektrischen Verbindung (4) bis wenigstens zum Stillstand des Schienenfahrzeugs, oder
b) Herstellen und wieder Trennen der einmal getrennten elektrischen Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) in der festgelegten Folge von Zyklen, und falls dies nicht der Fall ist: Aufrechterhalten der Trennung der einmal getrennten elektrischen Verbindung (4).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einmal hergestellte elektrische Verbindung (4) oder die einmal getrennte elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) über eine vorgegebene Zeitdauer in der festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt oder hergestellt und wieder getrennt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Periode (Pein) von Zyklen der Herstellung der elektrischen Verbindung (4) und die Periode (Paus) von Zyklen der Trennung der elektrischen Verbindung (4) jeweils konstant gesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Periode (Pein) von Zyklen der Herstellung der elektrischen Verbindung (4) und die Periode (Paus) von Zyklen der Trennung der elektrischen Verbindung (4) jeweils variiert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin mit fortschreitender Zeit (t) die Trennzeitdauern, in welchen die elektrische Verbindung (4) getrennt ist, kürzer und die Verbindungszeitdauern, in denen die elektrische Verbindung (4) hergestellt ist, länger werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Magnetschienenbrems- Deaktivierungssignal hin mit fortschreitender Zeit (t) die Trennzeitdauern, in welchen die elektrische Verbindung (4) getrennt ist, länger und die Verbindungszeitdauern, in denen die elektrische Verbindung (4) hergestellt ist, kürzer werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal ein Not-, Schnell-, Zwangs-, oder Betriebsbremssignal ist.
9. Magnetschienenbremsvorrichtung (1 ) eines Schienenfahrzeugs, welche wenigstens eine von einer elektrischen Energiequelle (2) über eine elektrische Verbindung (4) gespeiste Magnetspule (6) einer Magnetschienenbremse (8) beinhaltet, sowie eine elektronische Steuereinrichtung (10), wobei auf ein in die Steuereinrichtung (10) eingesteuertes Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin die elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) hergestellt und auf ein in die Steuereinrichtung (10) eingesteuertes Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal hin getrennt wird, um die wenigstens eine Magnetspule (6) zur Erzeugung einer Magnetkraft zu erregen bzw. zu entregen, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektrischen Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) wenigstens ein Schalter (12) angeordnet ist, welcher von der Steuereinrichtung (10) derart angesteuert wird, dass
a) auf das Magnetschienenbrems-Aktivierungssignal hin die einmal hergestellte elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) in einer festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt wird, oder
b) auf das Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignal hin die einmal getrennte elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) in einer festgelegten Folge von Zyklen hergestellt und wieder getrennt wird.
10. Magnetschienenbremsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Geschwindigkeitssensor (14) zur Einsteuerung eines die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs repräsentierenden Geschwindigkeitssignals in die Steuereinrichtung (10) beinhaltet, wobei die Steuereinrichtung (10) ausgebildet ist, eine Auswertung des Geschwindigkeitssignals dahingehend vorzunehmen, ob zum Zeitpunkt der Erzeugung des Magnetschienenbrems- Aktivierungssignals oder des Magnetschienenbrems-Deaktivierungssignals die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs zwischen einer unteren Grenzgeschwindigkeit und einer oberen Grenzgeschwindigkeit liegt, und falls dies der Fall ist:
a) Ansteuern des Schalters (12) durch die Steuereinrichtung (10) derart, dass die einmal hergestellte elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) in der festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt wird, und falls dies nicht der Fall ist: Ansteuern des Schalters (12) durch die Steuereinrichtung (10) derart, dass die einmal hergestellte elektrischen Verbindung (4) bis wenigstens zum Stillstand des Schienenfahrzeugs aufrecht erhalten wird, oder
b) Ansteuern des Schalters (12) durch die Steuereinrichtung (10) derart, dass die einmal getrennte elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) in der festgelegten Folge von Zyklen hergestellt und wieder getrennt wird, und falls dies nicht der Fall ist: Ansteuern des Schalters (12) durch die Steuereinrichtung (10) derart, dass die Trennung der einmal getrennten elektrischen Verbindung (4) aufrecht erhalten wird.
11. Magnetschienenbremsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) den Schalter (12) derart ansteuert, dass die einmal hergestellte elektrische Verbindung (4) oder die einmal getrennte elektrische Verbindung (4) zwischen der elektrischen Energiequelle (2) und der wenigstens einen Magnetspule (6) der Magnetschienenbremse (8) über eine vorgegebene Zeitdauer in der festgelegten Folge von Zyklen getrennt und wieder hergestellt oder hergestellt und wieder getrennt wird.
12. Magnetschienenbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) den Schalter (12) derart ansteuert, dass die Periode (Pein) von Zyklen der Herstellung der elektrischen Verbindung (4) und die Periode (Paus) von Zyklen der Trennung der elektrischen Verbindung (4) jeweils konstant ist.
13. Magnetschienenbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) den Schalter
(12) derart ansteuert, dass die Periode (Pein) von Zyklen der Herstellung der elektrischen Verbindung (4) und die Periode (PaUs) von Zyklen der Trennung der elektrischen Verbindung (4) jeweils variiert wird.
14. Magnetschienenbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) den Schalter (12) derart ansteuert, dass auf das Magnetschienenbrems- Aktivierungssignal hin mit fortschreitender Zeit (t) die Trennzeitdauern, in welchen die elektrische Verbindung (4) getrennt ist, kürzer und die Verbindungszeitdauern, in denen die elektrische Verbindung (4) hergestellt ist, länger werden.
15. Magnetschienenbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) den Schalter (12) derart ansteuert, dass auf das Magnetschienenbrems-
Deaktivierungssignal hin mit fortschreitender Zeit (t) die Trennzeitdauern, in welchen die elektrische Verbindung (4) getrennt ist, länger und die Verbindungszeitdauern, in denen die elektrische Verbindung (4) hergestellt ist, kürzer werden.
16. Magnetschienenbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetschienenbrems- Aktivierungssignal ein in die Steuereinrichtung eingesteuertes Not-,
Zwangs-, Schnell- oder Betriebsbremssignal ist.
17. Magnetschienenbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (12) ein elektrischer oder elektronischer Schalter ist, der von der Steuereinrichtung elektrisch gesteuert wird.
18. Magnetschienenbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Magnetschienenbrems- Aktivierungssignal hin die Steuereinrichtung (10) die festgelegte Folge von
Zyklen des Trennens und Wiederherstellens der elektrischen Verbindung nur einmal ausführt.
19. Magnetschienenbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Magnetschienenbrems-
Deaktivierungssignal hin die Steuereinrichtung (10) die festgelegte Folge von Zyklen des Wiederherstellens und Trennens der elektrischen Verbindung nur einmal ausführt.
20.Wirbelstrombremssystem eines Schienenfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Magnetschienenbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19 enthält.
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