DE1181264B

DE1181264B - Arrangement to prevent over-braking of electrically powered rail vehicles

Info

Publication number: DE1181264B
Application number: DEK12738A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Reinfeld; Paul Falder
Original assignee: KIEPE THEODOR ELEKTROTECHNISCHE FABRIK
Current assignee: KIEPE THEODOR ELEKTROTECHNISCHE FABRIK
Priority date: 1952-01-04
Filing date: 1952-01-04
Publication date: 1964-11-12

Description

Anordnung zur Verhinderung des Überbremsens elektrisch angetriebener Schienenfahrzeuge Bei elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen tritt bei plötzlicher starker Bremsung häufig ein sogenanntes Überbremsen auf. Dieses Überbremsen kann einerseits, sowohl bei mechanischen Backenbremsen als auch bei elektrischen Bremsen, darin bestehen, daß die Bremswirkung so stark ist, daß die Räder blockiert werden und auf der Schiene gleiten. Ein Überbremsen kann aber anderseits auch dadurch auftreten, daß der Fahrer beim elektrischen Bremsen die Fahrkurbel zu weit durchreißt, so daß die elektromagnetische Bremse überhaupt nicht oder nur geringfügig zur Wirkung kommt. Bekanntlich entspricht jeder Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei der generatorischen Bremsung eine bestimmte Stellung der Fahrkurbel, bei der die Bremsung am wirksamsten ist, während sie bei Überschreiten dieser Stellung wieder abnimmt.Arrangement to prevent overbraking electrically driven Rail vehicles In electrically powered rail vehicles occurs suddenly heavy braking often results in so-called overbraking. This overbraking can on the one hand, both with mechanical shoe brakes and with electric brakes, consist in the fact that the braking effect is so strong that the wheels are locked and slide on the rail. On the other hand, overbraking can also occur if that the driver pulls the crank too far when braking electrically, so that the electromagnetic brake does not work at all or only slightly. It is well known that every speed of the vehicle corresponds to the regenerative one Braking a certain position of the crank at which the braking is most effective is, while it decreases again when this position is exceeded.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die erste Art der Überbremsung, bei der ein Gleiten der Räder auf den Schienen auftritt, dadurch zu verhindern, daß eine auf die Achse der Fahrkurbel od. dgl. unmittelbar einwirkende, elektromagnetisch wirkende mechanische Bremse vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem beim Bremsen auftretenden unterschiedlichen Schlupf der angetriebenen Radpaare anspricht und ein Weiterdrehen bzw. Weiterschelten des Fahr- oder Bremsschalters verhindert, so daß auf eine höhere Brems, stufe erst übergegangen werden kann, wenn durch die Abnahme der Fahrgeschwindigkeit auch der unterschiedliche Radschlupf, der die Vorstufe des Gleitens ist, wieder verschwunden ist. Diese Vorrichtung hindert den Fahrer jedoch nicht, beim Bremsen, insbesondere bei rascher Notbremsung, über den Bremskontakt hinauszugehen, bei dem sich die günstigste Bremswirkung ergibt.It has already been suggested the first type of overbraking, at to prevent the wheels from sliding on the rails, thereby one on the axis of the crank or the like. Directly acting, electromagnetically acting mechanical brake is provided, which depends on the braking occurring different slip of the driven wheel pairs responds and prevents the drive or brake switch from turning or scolding further, so that a higher braking level can only be passed if the acceptance the driving speed also the different wheel slip, which is the preliminary stage of the Sliding is gone again. However, this device hinders the driver not when braking, especially with rapid emergency braking, via the brake contact go out, which results in the most favorable braking effect.

Es ist ferner bekannt, bei elektrischen Triebfahrzeugen, insbesondere Oberleitungskraftwagen, bei denen die mechanische Bremse und die- elektrische Bremse durch das gleiche Bremspedal betätigt werden, einen kleinen, mit der Fahrgeschwindigkeit verhältnisgleicher Drehzahl umlaufenden Stromerzeuger vorzusehen, in dessen Stromkreis ein Widerstand eingeschaltet ist, dessen Widerstandswert durch ein von der Steuerwelle des Bremspedals angetriebenes. Schaltwerk eingestellt wird. Dieser von der Fahrgeschwindigkeit und der Bremsstufe abhängige Strom wirkt auf ein Solenoid ein, das die Umschaltung auf die mechanische Bremse mit Verzögerung bewirkt. Dadurch wird ein zu rasches. Betätigen der Bremse und das Auftreten zu hoher Verzögerungskräfte vermieden, gleichzeitig aber auch eine rasche Bremsung in Notfällen unmöglich gemacht. Es ist ferner bekannt, auf die Achse einer Bremskurbel oder eines Bremspedals. eine Solenoidbremse einwirken zu lassen. Eine solche Solenoidbremse verlangsamt lediglich die Bewegung, ist aber nicht geeignet, das Überschreiten der günstigsten Bremsstellung zu verhindern.It is also known in electric traction vehicles, in particular Catenary vehicles in which the mechanical brake and the electric brake operated by the same brake pedal, a small one, with the driving speed Provide a rotating power generator at the same speed in its circuit a resistor is switched on, the resistance value of which is determined by one of the control shaft of the brake pedal driven. Rear derailleur is adjusted. This from the driving speed and the braking stage-dependent current acts on a solenoid, which switches over causes a delay on the mechanical brake. This makes a too quick. Pressing the brake and the occurrence of excessive deceleration forces avoided at the same time but also made rapid braking impossible in emergencies. It is also known on the axis of a brake crank or a brake pedal. act a solenoid brake allow. Such a solenoid brake only slows down the movement, but is not suitable for preventing the most favorable braking position from being exceeded.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Verhinderung des Überbremsens elektrisch angetriebener Schienentriebfahrzeuge mit einer auf die Bremskurbel od. dgl. wirkenden elektromagnetisch betätigten Bremse, einem durch eine Trieb- oder Laufachse angetriebenen Tachogenerator, der eine der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit proportionale Spannung erzeugt und einem im Stromkreis des Tachogenerators angeordneten Widerstand, der in Abhängigkeit von der Stellung der Bremskurbel od. dgl. beim Bremsen veränderbar ist, bei der erfindungsgemäß jede einzelne Stufe des Widerstandes einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit beim Bremsen derart zugeordnet ist, daJ3 die Bremskurbel od. dgl: jeweils auf der für die jeweilige Fahrgeschwindigkeit richtigen Bremsstufe der Kurzschlußbremse,. durch die auf die Bremskurbel od. dgl. mechanisch - wirkende Bremse festgehalten und beim Absinken der Fahrzeuggeschwindigkeit zum Weiterschelten auf die folgenden Bremsstufen freigegeben wird: Normalerweise, d. h. solange keine Bremsung erfolgt, läuft der Tachogeneratox leer, d. h., er erzeugt wohl eine. Spannung, jedoch ist der Stromkreis zur Erregerwicklung der auf die Bremskurbel einwirkenden Bremse in den, Fahrstellungen der Kurbel unterbrochen. In der Nullstellung der Bremskurbel wird beim Übergang zum Bremsen dieser Stromkreis geschlossen, so daß die Erregerwicklung der auf die Bremskurbel einwirkenden Bremse durch den Tachogenerator erregt werden kann. Je nach der augenblicklichen Fahrgeschwindigkeit und je nach der Größe des von der Bremskurbelstellung abhängigen Widerstandes wird die Erregerwicklung dieser auf die Bremskurbel einwirkenden Bremse mehr oder weniger stark erregt. Solange die bei der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit günstigste Bremskurbelstellung noch nicht erreicht ist, kommt die auf die Bremskurbel einwirkende elektromagnetisch betätigte Bremse überhaupt nicht oder nur geringfügig zur Wirkung. Erst wenn die der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit entsprechende Widerstandsstufe erreicht ist, gelangt die auf die Bremskurbel einwirkende elektromagnetische Bremse zur vollen Wirkung, d. h., der Fahrer spürt an dem starken, in der festgehaltenen Bremskurbel bzw. im Bremspedal auftretenden Widerstand, daß er jetzt die volle Bremswirkung erreicht hat. Sinkt die Fahrgeschwindigkeit ab, so daß der Erregerstrom für die auf die Bremskurbel einwirkende Bremse nicht mehr ausreicht, die Bremskurbel in der erreichten Stellung festzuhalten, so kann diese auf die nächste Bremsstufe weitergedreht werden und die auf die Bremskurbel wirkende Bremse spricht wieder an, wenn die jetzt günstigste Bremsstellung erreicht ist.The invention relates to an arrangement for preventing overbraking electrically driven rail locomotives with an od on the brake crank. Like. Acting electromagnetically operated brake, one by a drive or Running axle driven tachometer generator, which one of the respective driving speed proportional voltage generated and one arranged in the circuit of the tachometer generator Resistance that depends on the position of the brake crank or the like when braking is changeable, in which, according to the invention, each individual level of resistance is a is assigned to a certain vehicle speed during braking in such a way that the Brake crank or the like: in each case on the correct one for the respective driving speed Braking stage of the short-circuit brake. by the od on the brake crank. Like. Mechanically - Acting brake held and when the vehicle speed drops to Scolding is released to the following braking levels: Normally, i. H. as long as there is no braking, the Tachogeneratox runs empty, i. i.e., it generates probably one. Voltage, however, is the circuit to the excitation winding that is on the brake crank Acting brake in the, driving positions of the crank interrupted. In the zero position the brake crank closes this circuit during the transition to braking, see above that the excitation winding of the brake acting on the brake crank through the tachometer generator excited can be. Depending on the current speed and size the resistance dependent on the brake crank position becomes the field winding this brake acting on the brake crank is more or less excited. So long not yet the most favorable brake crank position for the respective driving speed is reached, comes the electromagnetically actuated acting on the brake crank Brake not at all or only slightly effective. Only when the respective Driving speed corresponding resistance level is reached, comes on the brake crank acting electromagnetic brake to full effect, d. H., the driver feels the powerful brake crank or the brake pedal that is held in place occurring resistance that it has now reached the full braking effect. Sinks the driving speed from, so that the excitation current for the on the brake crank Acting brake is no longer sufficient, the brake crank in the position reached hold, it can be turned to the next braking level and the brake acting on the brake crank responds again when the cheapest one Braking position is reached.

Die Anordung gemäß der Erfindung kann auch kombiniert werden mit der früher vorgeschlagenen Anordnung nach Patent 976 002, bei der durch die unterschiedliche Stromabgabe bzw. Stromaufnahme der Motoren eine auf die Schaltvorrichtung elektromagnetisch wirkende mechanische Bremse unmittelbar betätigt wird. Durch diese Kombination wird erreicht, daß sowohl die erste Art des Überbremsens, bei der die Gefahr des Gleitens oder Schleuderns besteht, als auch die zweite Art des Überbremsens, bei der die Bremskurbel die günstigste Bremsstellung überschreitet, verreden und in jedem Fall bei Gefahren- oder Notbrenbsung die sicherste Bremswirkung erreicht wird.The arrangement according to the invention can also be combined with the previously proposed arrangement according to patent 976 002, in which by the different Current output or current consumption of the motors on the switching device electromagnetically acting mechanical brake is actuated immediately. This combination makes achieved that both the first type of overbraking, in which there is a risk of sliding or skidding, as well as the second type of overbraking, in which the Brake crank exceeds the most favorable braking position, and in any case the safest braking effect is achieved in the event of danger or emergency braking.

In den Figuren sind zur Erläuterung der Erfindung und ihrer Wirkungsweise einige der möglichen Schaltungsanordnungen beispielsweise dargestellt. Hierin bedeutet.In the figures are to explain the invention and its mode of operation some of the possible circuit arrangements are shown for example. Herein means.

F i g. 1 die Anordnung nach der Erfindung, F i g. 2 die Kombination der Anordnung nach der Erfindung mit einer Anordnung nach Patent 976 002, die bei eintretendem Schlupf anspricht, F i g. 3 eine Abwandlung der kombinierten Anordnung nach F i g. 2.F i g. 1 the arrangement according to the invention, FIG. 2 the combination the arrangement according to the invention with an arrangement according to patent 976 002, which at occurring slip responds, F i g. 3 shows a modification of the combined arrangement according to FIG. 2.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 sind zwei Hauptstromfahrrnotoren 1, 2 mit den Erregerwicklungen 3, 4 in verkreuzter Bremsschaltung mit dem dabei üblichen Ausgleichswiderstand 5 geschaltet. Die beim Bremsen als Stromerzeuger arbeitenden Motoren werden in an sich bekannter Weise über einen regelbaren Bremswiderstand 6 mehr oder weniger kurzgeschlossen, wodurch sich die bekannte Bremswirkung der sogenannten Kurzschlußbremse ergibt. Mit der Achse 8a eines der beiden Fahrmotoren ist ein kleiner Tachogenerator 8 mechanisch gekuppelt. Die Ausgangsklemmen dieses Tachogenerators 8 sind über einen Widerstand 14 mit der Erregerwicklung 10 einer elektromagnetisch betätigten Bremse 9 verbunden, die entweder direkt oder über ein Vorgelege 13 auf die von der Fahr-Brems-Kurbel 11 betätigte Schaltwalze 12 mechanisch einwirkt. Es sind nun sowohl am Widerstand 14 mehrere Stufen 15, 16, 17, 18 usw. als auch am Bremswiderstand bzw. Kurzschlußwiderstand 6 eine gleiche Anzahl von Stufen vorgesehen. Sowohl die Stufen des Widerstandes 14, als auch die Stufen des Kurzschlußwiderstand,es 6, werden synchron durch die Bremskurbel 11 geschaltet, so daß jeder Bremsstufe eine bestimmte Stufe des Widerstandes 14 entspricht. Die Widerstandswerte der einzelnen Stufen des Widerstandes 14 sind auf die Fahrgeschwindigkeiten abgestimmt. Es sei angenommen, daß im Augenblick des Bremsbeginnes die Fahrgeschwindigkeit relativ hoch ist. Im Augenblick des Bremsbeginnes ist noch der gesamte Widerstand 14 in Reihe mit der Erregerwicklung 10 geschaltet, so daß nur ein relativ kleiner Erregerstrom durch die Wicklung fließen kann. Wird jetzt die Bremskurbel 11 weitergedreht, so werden nacheinander die entsprechenden Stufen des Widerstandes 14 abgegriffen. Es sei nun angenommen, daß z. B. beim Erreichen der Widerstandsstufe 17 der Erregerstrom in der Wicklung 10 so groß wird, daß die Bremse für die Bremskurbel 11 anspricht, dann kann zunächst diese Bremskurbel 11 nicht mehr weitergedreht werden. Es ist der Zustand der günstigsten Bremsung für die betreffende Fahrgeschwindigkeit erreicht. Nach einiger Zeit ist nun infolge der Abbremsung der Fahrmotoren mittels der verkreuzten Bremsschaltung die Fahrgeschwindigkeit abgesunken, so daß die Klemmenspannung des Tachogenerators 8 und damit auch der Erregerstrom in der Wicklung 10 geringer geworden sind und einen Wert angenommen haben, der nicht mehr ausreicht, die Bremse für die Bremskurbel anzuziehen. Infolgedessen wird die Bremskurbel 11 freigegeben und kann in die nächste Stufe, z. B. die Stufe 18 des Widerstandes 14, weitergedreht werden. Ist bei diesem oder einem folgenden Widerstandswert wieder die günstigste Bremsstellung erreicht, so spricht die Bremskurbelbremse 9 wieder an. Man erhält auf diese Weise eine elektrische Kurzschlußbremsung, welche in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit von Hand bedienbar ist. Hierdurch wird erreicht, daß die elektrische Kurzschlußbremse niemals überzogen werden kann und daß stets die für die jeweilige Fahrgeschwindigkeit richtige Bremsstufe der Kurzschlußbremse 6 eingeschaltet werden kann.In the arrangement according to FIG. 1, two main current traction motors 1, 2 with the excitation windings 3, 4 are connected in a crossed braking circuit with the usual compensation resistor 5. The motors working as power generators during braking are more or less short-circuited in a manner known per se via a controllable braking resistor 6, which results in the known braking effect of the so-called short-circuit brake. A small tachometer generator 8 is mechanically coupled to the axle 8a of one of the two traction motors. The output terminals of this tachometer generator 8 are connected via a resistor 14 to the excitation winding 10 of an electromagnetically actuated brake 9 , which acts mechanically either directly or via an intermediate gear 13 on the shift drum 12 actuated by the drive / brake crank 11. There are now several stages 15, 16, 17, 18 , etc. both on the resistor 14 and the same number of stages on the braking resistor or short-circuit resistor 6. Both the stages of the resistor 14 and the stages of the short-circuit resistor, es 6, are switched synchronously by the brake crank 11, so that a certain stage of the resistor 14 corresponds to each braking stage. The resistance values of the individual stages of the resistor 14 are matched to the driving speeds. It is assumed that the vehicle speed is relatively high at the moment when braking begins. At the moment when braking begins, the entire resistor 14 is still connected in series with the excitation winding 10 , so that only a relatively small excitation current can flow through the winding. If the brake crank 11 is now turned further, the corresponding stages of the resistor 14 are tapped off one after the other. It is now assumed that, for. B. when reaching the resistance level 17, the excitation current in the winding 10 is so great that the brake for the brake crank 11 responds, then this brake crank 11 can initially no longer be rotated. The state of the most favorable braking for the driving speed in question has been reached. After some time, as a result of the braking of the traction motors by means of the crossed brake circuit, the driving speed has dropped, so that the terminal voltage of the tachometer generator 8 and thus also the excitation current in the winding 10 have become lower and have assumed a value that is no longer sufficient, the brake to tighten the brake crank. As a result, the brake crank 11 is released and can move to the next stage, e.g. B. the stage 18 of the resistor 14, are rotated. If the most favorable braking position is reached again at this or a subsequent resistance value, the brake crank brake 9 responds again. In this way, electrical short-circuit braking is obtained, which can be operated by hand as a function of the respective driving speed. This ensures that the electric short-circuit brake can never be overdrawn and that the correct braking level of the short-circuit brake 6 can always be switched on for the respective driving speed.

In F i g. 2 sind, wie in F i g. 1 die beiden Hauptstromfahrmotoren 1/4, 2/3 in verkreuzter Bremsschaltung und mit dem Ausgleichswiderstand 5 gezeigt. Mit der Achse 8a des einen Fahrmotors 2 ist wieder ein Tachogenerator 8 gekuppelt, der über den stufenweise veränderbaren Widerstand 14 eine Erregerspule 10 speist. Eine zweite Erregerspule 7 ist an die Fahrmotoren parallel zu dem Ausgleichswiderstand 5 angeschlossen. Bei Erregerspulen 7 und 10 wirken auf die gemeinsame, in F i g. 2 nicht gezeichnete Bremse der Bremskurbel ein, wobei sie sich in ihrer Wirkung gegenseitig unterstützen.In Fig. 2, as in FIG. 1 shows the two main current traction motors 1/4, 2/3 in a crossed braking circuit and with the compensating resistor 5. A tachometer generator 8 is again coupled to the axis 8a of one traction motor 2 and feeds an excitation coil 10 via the stepwise variable resistor 14. A second excitation coil 7 is connected to the traction motors in parallel with the compensation resistor 5 . With excitation coils 7 and 10 act on the common, in F i g. 2 brake, not shown, of the brake crank, whereby they support each other in their effect.

Gemäß F i g. 3 können an Steile der Erregerwicklung 7 auch zwei getrennte und gegebenenfalls gegeneinander geschaltete Erregerwicklungen 7 a und 7 b vorgesehen sein, die aus den beim Bremsen als Stromerzeuger arbeitenden Motoren 1 und 2 gespeist wer- den. Mit diesen Spulen ist wieder die Spule 10 gekoppelt, die aus dem Tachogenerator 8 gespeist wird und gemeinsam mit den Wicklungen 7a und 7 b auf die Bremse für die Bremskurbel 11 einwirkt.According to FIG. 3 the excitation winding 7, two separate and optionally against each connected field windings 7 may be provided at Steep a and 7 b, the advertising fed from the working as a power generator during braking motors 1 and 2 to. The coil 10 , which is fed from the tachometer generator 8 and, together with the windings 7a and 7b, acts on the brake for the brake crank 11, is again coupled to these coils.

Statt die Wicklungen 10 und 7 auf eine gemeinsame Bremskurbelbremse einwirken zu lassen, können auch zwei voneinander unabhängige Brernskurbelbremsen vorgesehen sein, wobei die eine durch die Wicklung 10, die andere durch die Wicklung 7 betätigt wird.Instead of the windings 10 and 7 on a common brake crank Two independent brake crank brakes can also be used to take effect be provided, the one through the winding 10, the other is actuated by the winding 7.

Claims

Claims: 1. Electrical arrangement to prevent overbraking powered rail locomotives with an od on the brake crank. The like. Acting electromagnetically actuated brake, one driven by a drive or running axle Tachometer generator with a voltage proportional to the respective driving speed generated and a resistor arranged in the circuit of the tachometer generator, the Depending on the position of the brake crank or the like. Can be changed during braking is, characterized in that each individual stage of the resistor (14) one specific vehicle speed during braking is assigned in such a way that the brake crank od. The like. In each case on the correct braking level for the respective driving speed the short-circuit brake, through which the brake crank 0d. like. mechanically acting Brake held and when the vehicle speed drops to shift further is released to the following braking levels.

2. Arrangement according to claim 1, characterized characterized in that, in addition to that fed from the tachometer generator, to the Brake crank acting brake a second, also acting on the brake crank Brake is provided, which is caused by the different current output of the motors different speed is operated. Related publications: German Patent No. 291695; Swiss Patent No. 207 034; Belgian patent specification No. 496,826; British Patent No. 325,311; ETZ, Volume 60, no. 10, p. 313.