JP3723574B2 - 電磁石的又は永久磁石的なレールブレーキ並びに該レールブレーキが設けられたレール車両 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念にもとづく電磁石的又は永久磁石的なレールブレーキ、特にレール車両のためのリニア渦電流ブレーキに関する。
最近の車輪・レール技術では、可能な限り車輪・レールの粘着係数に依存しないブレーキ力を発揮するブレーキテクノロジーへの要求がある。リニア渦電流ブレーキは無接触式常用ブレーキとして完全に粘着係数に依存しないので、本質的にこの要求を理想的な形式で充たしている。
鉄道車両のための渦電流ブレーキ（その機能は誘導の法則をもとにしている）のテクノロジーへの簡単な案内は、例えば、Ｓａｕｍｗｅｂｅｒ、その他著の書籍“ＡＥＴ−Ａｒｃｈｉｖ ｆｕｅｒ Ｅｉｓｅｎｂａｈｎｔｅｃｈｎｉｋ（出版社Ｈｅｓｔｒａ−Ｖｅｒｌａｇ）、第４３巻、第２．５．２章に見いだされる。渦電流ブレーキは複数のポールコアを備えた鉄ヨークから成っている。電気的なコイルが、磁気的な北極と南極とを交番に生ぜしめるようにブレーキを励起せしめる。励起された渦電流ブレーキがレールの上方で運動する際に、即ち制動時に、経時的な流れの変化により、電磁石的な磁界と渦電流とが生じる。渦電流により発生させられる２次的な磁界がブレーキの磁界に抗して作用する。これにより生じる走行方向とは逆の方向に作用する水平な分力が制動力となる。
大量生産での渦電流ブレーキの実際の使用は、レールに対する無接触性というこのブレーキの大きな利点にもかかわらず、一部の分野において種々の鉄道経営者の既存の運転装置とブレーキとの両立性が依然として最大限に活用されていることにより遅れている。
実際の使用に際して大きな困難に遭遇する前述のような方式の問題点の１つは、渦電流ブレーキが電磁石的なアクスルカウンター及び又は類似のセンサ装置へ及ぼす妨害の影響である。
ヨーロッパ特許第０３０９６５１号明細書にはこの問題点が詳細に記載されている。これによれば、種々異なる鉄道経営者の現状の路線区間の大部分は、レール表面の下方側部にアクスルカウントセンサを備えたレールを有している。一般に、アクスルカウントのためには電磁石的なセンサが使用される。即ち、送信機が（５〜典型的には４３ｋｈｚの周波数を有する）電磁石的な交番磁界を送信し、かつ、レールの反対側に配置されたセンサが、金属製の車輪がこのセンサの上方を走行した際にこの金属製の車輪により生じる電界変化の振幅と方向とを計数パルスとして計測する。このセンサの配列を列車が通過すると、通過した各アクスルもしくは通過した各車輪が、センサ内に計数パルスをトリガする。列車通過時に場所的に互いに分離されたアクスルカウンターのカウント結果が互いに異なると、後続列車のための軌道区間が遮断される。
制動中に渦電流ブレーキがその高い位置からレールのすぐ上方の低い位置へ降下させられるため、渦電流ブレーキは制動時に同様に計数パルスをアクスルカウントセンサ内にトリガする。その際の問題点は、渦電流ブレーキがその低い位置でのみ（要するに制動時に）計数パルスをトリガし、高い位置ではトリガしないことにある。それゆえ、渦電流ブレーキはアクスルカウントの結果を錯誤し、理由なく列車を停止させる恐れがある。
ヨーロッパ特許公開第０３０９６５１号明細書はこの問題点の解決のために、ブレーキマグネットのそれぞれのコイルの下方の縦縁の領域内に、強磁性材料から成る導薄板を外側に取り付けることを提案している。この導薄板はそれぞれポールコイルの下方の角縁に沿って延びている。たしかに、この提案された解決手段は問題を緩和するが、しかし、制御された路線運転が要求するようにはエラー信号を排除することができない。
オーストリア特許明細書第３１７２９０号明細書からはマグネットレールブレーキが公知であり、この場合、マグネットレールブレーキの長さにわたり延びている強磁性材料から成るロッドが妨害の影響を軽減する。この解決手段でも、路線運転の妨害排除に対する高速交通の要求が十分に満足されない。
本発明の課題とするところは、アクスルカウンターのようなセンサ装置が制動過程時に妨害を及ぼさないような、鉄道車両のための電磁石的又は永久磁石的なレールブレーキ、特に渦電流ブレーキを提供することにある。
本発明によればこの課題は、請求項１に記載の構成により解決される。
本発明によれば、特に鉄道車両のための渦電流ブレーキであって、少なくとも１つのポールコイルが設けられており、このポールコイルがポールコアの周りに案内されたコイルと、このコイルを保持するための及び又は外界の影響から保護するための装置とを備えており、ポールコア及び又は保護装置が、電気的に少なくともほぼ互いに絶縁された個別構成部分から構成されている。
分離された個別構成部分に分割することにより、レールの一方の側の送信機からレールの他方の側の受信機への送信信号の伝達が排除され、その結果、実際に妨害信号がもはや生じることがなく、かつ既存の路線ネットワークの著しく大きな部分で渦電流ブレーキを使用することが可能となる。基本的には構造的にシンプルな手段が効果的に妨害信号を阻止する。本発明はこれにより、技術的に有利な渦電流ブレーキテクノロジーをマーケットに普及させる方向の決定的な一歩を進めることになる。
今日実際に使用されているアクスルカウンターの大部分は、センサを通過する金属製車輪が、受信機部分内で明瞭に計測可能な電圧変動、例えばセンサの１実施形態では電圧上昇をトリガするように設計されている。この作用は本発明により阻止され、このバリエーションではいわば信号の弱小化が本発明にもとづくブレーキにより生ぜしめられる。計数パルスはもはやトリガされない。
本発明の特別有利な実施例では、保護装置が多部分から成る金属製ケーシングから構成されており、その場合、個々の金属部分は、ブレーキ長手方向軸線がほぼレール長手方向軸線に沿って方向付けられるブレーキ組込み位置で互いに絶縁されている（請求項２参照）。これに関連して、ポールコアが、ブレーキ組込み位置でほぼ互いに絶縁された少なくとも２つの金属板を有していると有利である（請求項３参照）。表皮効果にもとづき波動の伝達はほぼ金属製構成部分の表面で行われる。個々の層への分割がこの伝達を効果的に遮断する。
本発明の特別有利な実施例によれば、少なくとも１つの金属板が強磁性である（請求項４参照）。良好な導電特性を得るために、鋼が選択されることができる。その場合、金属板はレール長手方向軸線に対して垂直な１つの平面内に配置される。
本発明の特別有利なさらに別の実施例では、ポールコアの鋼板が変圧器プレートにより互いに分離されており（請求項５参照）、例えば５つの鋼板と４つの変圧器プレートとが使用されている。この実施例は、コストの理由で製品の実現を困難ならしめるような構造的に高い要求をポールコアの製作に課すことなしに、アクスルカウンターの妨害排除に関して極めて良好な結果を得ることができる。
コイルの保護のために、一般には金属製ケーシングが使用される。本発明によれば、この金属製ケーシングがブレーキの長手方向軸線に対して直角方向に開いた側面を有している（請求項６参照）と特に有利である。この部分的に開いた側面は磁界分布に対して同様に有利に作用し（短絡効果）、かつ積層されたコアの作用を促進せしめる。本発明のさらに別の有利なバリエーションでは、少なくとも１つのポールコイルがＧＦＫから成るプラスチックケーシング内に配置されており（請求項７参照）、かつ把手状の支持部材によりブレーキ支持体に固定されており（請求項８参照）、及び又は金属板が互いにねじ固定及び又は装着されており（請求項９参照）、要するに非導電的に機械的に互いに結合されている。
本発明によれば、有利に渦電流ブレーキ（もしくはこの種のブレーキを備えた鉄道車両）が実現され、これはＩＣＥ及びＴＧＶのような種々の高速路線区間の妨害排除への要求を満たす。
次に、実施例にもとづく図面について本発明を詳しく説明し、その際、本発明のさらに別の利点及び可能性を明確にする。
第１図は本発明にもとづく渦電流ブレーキの第１実施例の側面図、
第２図は第１図の実施例のＡ−Ａ′線に沿った横断面図、
第３図は本発明により構成された本発明の別の実施例にもとづくポールコアの略示平面図、
第４図は第３図のポールコアの部分断面側面図、
第５図は本発明にもとづくポールコイルの別の実施例の部分断面側面図、及び
第６図は第５図のポールコイルの平面図である。
まず、第１図の実施例を説明する。
第１図はボギー（図示せず）に固定可能である渦電流ブレーキ１を示す。この渦電流ブレーキ１は列車の制動過程時にはレール２に対してわずかな間隔をおいて平行に保たれる。この渦電流ブレーキは支持体３を備えており、この支持体には、交番に北極−南極の順序で磁化可能なポールコイル４が配置されている。ポールコイル４と支持体３との全体は“ブレーキマグネット”として図示されている。
第２図は第１図のＡ−Ａ′線に沿った断面にもとづき、１つのポールコイル４の構造及び組込み位置を示す。この断面図は金属コア５を示しており、この金属コア５の周りにコイルワインディング６が巻き付けられている。金属コア５は複数の個別金属板５ａ，５ｂなどを備えている。金属コア５は、個々の金属板５ａ，５ｂが、レール軸線Ｘ及びＹにより規定された平面内の又はこの平面に対して平行な、レール軸線Ｘの延長部内に位置するように支持体３に配置されている。レールの側方には送信部７ａ及び受信部７ｂを備えたセンサ装置７が略示されている。
第３図及び第４図は本発明に基づく渦電流ブレーキマグネットのコイルコア５の１実施例を示している。このコイルコア５は複数の個別金属板５ａ〜５ｉから積層されているために、特別良好な、即ち、アクスルカウンター７内の妨害信号を回避する、電磁石的な伝達特性を有している。ポールコア５の金属板５ａ，５ｃ，５ｅ，５ｇ，５ｉは鋼板として、金属層５ｂ，５ｄ，５ｆ，５ｈは変圧器プレートとして、換言すれば強磁性特性を備えた薄板として形成されている。中間の鋼板５ｅは特別厚く、かつポールコアに強度を付与している。ねじボルト（図示せず）により支持体３にポールコアを固定するのために、ねじ孔８が役立てられている。１つの（場合により複数部分から成る）基板９がコイル６を支持している（第５図及び第６図参照）。
第５図及び第６図は、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＫ）から成るケーシング（もしくは箱）１０（保護装置）内に配置されたポールコイル４の組込み位置を示している。図３及び図４の形式にもとづくコイルコア５の積層された構造がよく看取される。コイルコア５を取り囲む、ポールコイル４のコイルワインディング６が略示されているのが看取される。プラスチックケーシング１０はポールコイル４の周りを取り囲んでいる。接続部１１ａ及び１１ｂが電気的エネルギの供給に役立てられている。
プラスチックケーシング１０の代わりに、金属的な保護装置が使用される場合、有利にはこの装置をレールに対して直角に側方へ開くことができ、又は第１図の形式にもとづき二重ヨーク１０′として形成することができ、この二重ヨークはポールコイル４をレールに沿って囲っているが、しかしレールに対して直角に空間的に互いに隔てられており、これにより電気的に互いに絶縁されている。第１図には保護装置としてケーシングの代わりに、落石などのような外界の影響からの保護のために、かつポールコイル４の固定のために、この種のヨーク状の二重囲い枠１０′が設けられている。ヨーク囲い枠１０′はその下側で、要するに組付け位置でレールへ向かって、かつレールに対して直角方向に（要するにポールコイル４が既に互いに密に配置されている領域内で）開いている。

Claims (10)

1. レール車両のための電磁石式又は永久磁石式のレールブレーキであって、
   少なくとも１つのポールコイル（４）が設けられており、このポールコイルがポールコア（５）の周りに案内されたコイル（６）と、このコイル（６）を保持するための及び又は外界の影響から保護するための装置（１０）とを備えている形式のものにおいて、
   ポールコア（５）及び又は前記装置（１０）が、電気的に互いに絶縁された２つの個別構成部分を備えていることを特徴とする、電磁石式又は永久磁石式のレールブレーキ。
2. 前記装置（１０）が多部分から成る金属製ケーシングとして形成されており、この場合、個々の金属部分は、ブレーキ長手方向軸線がほぼレール長手方向軸線に沿って方向付けられるブレーキ組込み位置で、互いに電気的に絶縁されている、請求項１記載のレールブレーキ。
3. ポールコア（５）が、ブレーキの組込み位置で互いに電気的に絶縁された少なくとも２つの金属板（５ａ〜５ｉ）を有している、請求項１又は２記載のレールブレーキ。
4. 金属板（５ａ〜５ｉ）の少なくとも１つが強磁性である、請求項３記載のレールブレーキ。
5. ポールコア（５）の金属板（５ａ，５ｃ，５ｅ，５ｇ，５ｉ）が変圧器プレート（５ｂ，５ｄ，５ｆ，５ｈ）により互いに分離されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のレールブレーキ。
6. コイル（６）を保持するための及び又は外界の影響から保護するための装置（１０）が、ブレーキの長手方向軸線に対して直角方向に開いた側面を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のレールブレーキ。
7. コイル（６）を保持するための及び又は外界の影響から保護するための装置（１０）が、特にガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＫ）から成るプラスチックケーシング（１０）として形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のレールブレーキ。
8. コイル（６）を保持するための及び又は外界の影響から保護するための装置（１０）が支持部材として形成されており、この支持部材により、少なくとも１つのポールコイル（４）がブレーキ支持体（３）又はポールコア（５）に固定されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のレールブレーキ。
9. 金属板（５ａ〜ｉ）が機械的に互いに結合されており、特にねじ固定及び又は接着されている、請求項３から８までのいずれか１項記載のレールブレーキ。
10. 例えばアクスルカウンターで使用されるセンサ装置（７）を備えたレールを有する路線を走行するためのレール車両において、
    請求項１から９までのいずれか１項記載の電磁石式又は永久磁石式のレールブレーキが設けられていることを特徴とする、路線を走行するためのレール車両。

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