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Selbsttätige Schaltwerksteuerung für elektrisch angetriebene Leichttriebfahrzeuge
Es ist eine Schaltanordnung für ein zweimotoriges Fahrzeug für Vorwärtsfahrt, Rückwärtsfahrt
und Bremsung bekanntgeworden, bei dem auf dem Fahrschalter die üblichen Fahrstellungen
sowie eine Nullstellung und hinter dieser eine Bremsstellung angeordnet ist, wobei
anschließend an die Bremsstellung noch eine einzige weitere- Stellung für langsame
Rückwärtsfahrt vorgesehen ist.
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Um für Rückwärtsfahrt eine größere Mannigfaltigkeit als diese in dieser
einzigen Fahrstufe vorliegt, zu erhalten, sind später bei den bekannten Schaltwerken
besondere Fahrtwenderschalter (Umschaltwalzen) oder auch besondere Fahrtrichtungsschütze
angeordnet worden. So wurden beispielsweise bei selbsttätigen Schaltwerkssteuerungen
zur Regelung und zum Anlassen Stufenkontakte vorgesehen, die durch eine motorisch
angetriebene Schaltwalze geöffnet oder geschlossen wurden, während für die Unischaltung
der Fahrtrichtung Fahrtwender oder Fahrtwenderschütze angeordnet waren, die mit
unabhängigem Antrieb ausgerüstet und von einer Fahrtrichtungswalze im Führerstand
gesteuert wurden. Derartige Schaltwerke sind verhältnismäßig schwer und haben dementsprechend
auch einen reichlichen Platzbedarf. Für elektrisch angetriebene Leichttriebfahrzeuge,
bei denen die wesentlichen vom Motorstrom durchflossenen elektrischen Ausrüstungsteile,
wie Transformator, Fahrmotor, Stromteiler, und die dazugehörigen Schalteinrichtungen
in den Drehgestellen untergebracht werden sollen, sind derartige Schaltwerksantriebe
besonders ungeeignet, da der geringe Raum die Unterbringung fast unmöglich macht
und auch das große Gewicht mit den Bedingungen des Leichttriebwagens nicht zu vereinbaren
ist. Hieraus ergab sich bisher die Notwendigkeit, wenigstens einzelne der vorgenannten
Teile außerhalb des Drehgestelles anzuordnen, wodurch sich aber eine verhältnismäßig
komplizierte Anordnung und eine große Anzahl von flexiblen Starkstromverbindungsleitungen
zu den beweglichen Drehgestellen ergibt.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann bei derartigen Leichttriebfahrzeugen
die Unterbringung von Transformator, Fahrmotor, Stromteiler, Stufenschalter und
Fahrrichtungsschalter in den Drehgestellen dadurch ermöglicht werden, daß die Regelkontakte
zum Regeln und Anlassen der Antriebsmotoren und die Kontakte zum Steuern der Fahrtrichtung
der Antriebsmotoren gleichzeitig von einer je nach Fahrtrichtung und Regelsinn mit
verschiedenem Drehsinn motorisch angetriebenen Walze ein- und ausgeschaltet werden
und daß die Drehrichtung für den Antriebsmotor der Steuerwalze entsprechend Fahrtrichtung
und Regelsinn unmittelbar durch eine Hillssteuerwalze (Fahrtrichtungsbefehlswalze
)
auf dem Führerstand des Fahrzeuges bestimmt wird.
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Hierdurch wird also eine Steueranordnung erreicht, die den Bedingungen
für Leichttriebwagen sowohl hinsichtlich Gewicht und Raumbedarf erheblich besser
Rechnung trägt als sämtliche bekannten Steuerungen, wobei insbesondere auch die
Zahl der flexiblen Leitungen zwischen Wagenkasten und den diesen gegenüber beweglichen
Drehgestellen sehr gering gehalten werden kann. Außerdem ist die Zuverlässigkeit
der Steuerung durch die Vermeidung von besonderen Antriebselementen für Fahrtwender
und Fahrtwenderschalter wesentlich erhöht, was besonders wichtig ist, da die Steuerelemente
infolge der Unterbringung in den Drehgestellen erhöhten Beanspruchungen durch Erschütterungen
usw. unterworfen sind.
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In der Fig..i ist als Ausfühiungsbeispiel das Schaltbild einer Schaltwerkssteuerung
gemäß der Erfindung dargestellt.
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In der Fig. i ist mit i ein Stufentransformator bezeichnet, an dessen
Primärwicklung 2 die Fahrdrahtspannung und an dessen Sekundärwicklung 3 der mit
q. bezeichnete Fahrmotor angeschlossen wird. Mit =i bis 16 sind Stufenschütze bezeichnet,
mittels deren der Fahrmotor über den Stromteiler 5 an die Anzapfungen des Transformators
i angeschlossen ist. Der Stromteiler 5 ist vorgesehen, um das Regulieren der Spannung
an den Fahrmotoren ohne Unterbrechung des Ankerstromkreises vornehmen zu können.
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Mit 17 bis ao sind die Fahrtrichtungsschütze bezeichnet, durch die
das Umschalten des Fahrmotorankers 7 bzw. der in Reihe mit ihm geschalteten Erregerwicklung
8 je nach der gewünschten Drehrichtung vorgenommen wird. Die Stufenschütze =i bis
16 sowie die Fahrtrichtungsschütze Z7 bis 2o werden gemeinsam durch die an der Nockenschaltwalze
6 vorgesehenen Nocken betätigt. Wie schematisch aus der abgewickelten Form der Nocken
hervorgeht, sind die Nocken derart auf der Walze angeordnet, daß die Stufenschütze
bei Bewegung der Nockenschaltwalze in beiden Drehrichtungen auf der gleichen Stufe
eingeschaltet werden. Die zur Betätigung der Fahrtrichtungsschütze 17
bis
2o dienenden Nocken sind derart angeordnet, daß die Drehung der Nockenwalze in verschiedenen
Drehrichtungen bald die Motoren durch die Schütze 17, 18 für Vorwärtslauf, bald
für Rückwärtslauf durch die Schütze =g, 2o einschaltet.
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Mit g ist noch ein besonderes Trennschütz bezeichnet, das das Einschaltei2
des Fahrmotorstromkreises nur in der Nullstellung der Schaltwalze gestattet.
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An Hand des Schaltbildes können die Stromkreise des Fahrmotors verfolgt
werden. Der Verlauf des Stromes ist in dem Schaltbild beim Vorwärtslauf durch ausgezogene,
beim Rückwärtslauf durch punktierte Pfeile angedeutet.
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In Fig. 2 ist das Schaltbild einer selbsttätigen Antriebsvorrichtung
für eine gemäß der Fig. i ausgebildete Schaltwerkssteuerung dargestellt.
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Mit 6 ist in dem Schaltbild die andeutungsweise dargestellte, zum
Steuern der Stufen- und Fahrtrichtungsschütze dienende Nockenschaltwalze bezeichnet.
Diese Schaltwalze wird durch einen Antriebsmotor 22 angetrieben, der von einer Sammlerbatterie
23 gespeist wird. Zur Steuerung dieses Antriebsmotors sind außerhalb des Drehgestelles
zwei Steuerwalzen, die Fahrwalze 24 sowie die Richtungswalze 25 vorgesehen. Außerdem
ist mit der Schaltwalze 6 sowie dem Antriebsmotor 22 noch eine Hilfssteuerwalze
26 gekuppelt, durch die das Ab-
schaltendes Schaltwerkantriebsmotors nachdem
Erreichen der durch die Steuerung gewünschten Bewegungen bewirkt wird.
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Erfindungsgemäß sind die Stromkreise des Schaltwerkantriebsmotors
allein von der Fahrwalze 2q., der Fahrtrichtungswalze -25 sowie der Hilfssteuerwalze
26 'abhängig, abgesehen von dem Bremshilfsschalter 29, der von dem Bremsmagneten
3o des Schaltwerkantriebes betätigt wird und verhindern soll, daß bei geschlossener
Bremse der Schaltwerkantriebsmotor eingeschaltet werden kann. Außer dem-Bremshüfsschalter
sind in der Steuerung des. Schaltantriebsmotors keine Relais oder Schütze vorhanden.
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Die Fahrwalze 2q., mittels deren der Schaltwerkantrieb eingeschaltet
wird, besitzt drei Grundschaltstellungen o, I und II. In der Stellung I ist der
Schaltwerkantriebsmotor 22 eingeschaltet und treibt die Nockenschaltwalze 6 so lange
an, bis die Motoren an die höchste Spannungsstufe des Stufentransformators angeschlossen
sind. Wird die Fahrwalze aus der Nullstellung in die Schaltstufe II eingeschaltet,
so läuft der Schxltwerkantrieb nur bis zu einer bestimmten Stellung, so daß die
Fahrmotoren an eine niedrigere Spannungsstufe angelegt werden. War die Fahrwalze
bereits vorher auf die mit I bezeichnete Stellung gelegt und ist der Antrieb über
die, vorher genannte niedrigere Schaltstellung hinausgelaufen, so kann durch Rückwärtsschaltung
auf Stufe II der Antrieb des Schaltwerks auch willkürlich stillgesetzt werden, so
daß die Motoren an jede gewünschte Spannungsstufe unterhalb der höchsten angeschlössen
werden können. In der mit o bezeichneten Schaltstellung läuft der Schaltwerkantrieb
rückwärts, bis die Nockenschaltwalze 6 ebenfalls in die Nullstellung zurückgeführt
wird, so daß die Motoren abgeschaltet sind. Die Richtungswalze 25 dient allein dazu,
die der Fahrtrichtung- entsprechende Drehrichtung des Schaltwerkantriebsmotors einzustellen.
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Die Richtungswalze ihrerseits ist mit der Fahrwalze
24
derart verriegelt, daß bei eingeschalteter Fahrwalze die Richtungswalze nicht in
die Nullstellung zurückgedreht werden kann.
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Erfindungsgemäß sind an der Richtungswalze für jede Fahrtrichtung
je zwei Schaltstellungen V1, Irll bzw. R1, RII vorhanden, in denen mittels besonderer
Hilfskontakte die Geschwindigkeit des Antriebsmotors des Schaltwerks beeinflußt
wird. In den Stellungen R1, V1 wird ein Widerstand 28 vor die Feldwicklung 31 des
Motors 22 eingeschaltet, so daß der Motor bei schwachem Feld mit höherer Drehzahl
läuft und das Schaltwerk schnell antreibt. In den mit RII,_ VII bezeichneten Stellungen
ist der mit 28 bezeichnete Widerstand kurzgeschlossen, so daß die Feldschwächung
aufgehoben wird; außerdem ist ein weiterer Widerstand 27 vor den Anker des Schaltwerkantriebsmotors
22 eingeschaltet. In dieser Schaltstufe der Richtungswalze läuft der Antriebsmotor
22 mit erheblich verringerter Geschwindigkeit, so daß der Anlaßvorgang langsam verläuft.
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In der Fig.2 ist die Steuerung nur eines Schaltwerkes durch je eine
Fahrwalze und Richtungswalze dargestellt. Natürlich können auch mehrere Schaltwerke
eines Zuges, der z. ß. aus Triebwagen gebildet ist, gemeinsam durch die gleiche
Fahr- und Richtungswalze gesteuert weiden. Für diesen Fäll sind den Zug durchlaufende
Steuerleitungen von den Fahr- und Richtungswalzen zu den übrigen Schaltwerken erforderlich.
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Um ein Abschalten. jedes einzelnen- Schaltwerkes zu ermöglichen, ist
in jedem Schaltwerk ein Abschalter 33 vorhanden.
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Außerdem ist noch jedem Schaltwerk ein Motorumschalter 32 zugeordnet,
der es ermöglicht, bei der Montage in einfacher Weise die übereinstimmende Drehrichtung
der parallellaufenden Antriebsmotoren zu erzielen.
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Mit 34 sind in dem Schaltbild der Fig.2 Hilfskontakte an der Hilfssteuerwalze
26 bezeichnet, über die der Einschaltstromkreis des bereits erwähnten Trennschützes
g geführt ist. Dieses Trennschütz kann, wie aus der Figur ohne weiteres ersichtlich
ist, nur in der Nullstellung des Schaltwerks und der Hilfssteuerwalze 26 eingeschaltet
werden.
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Im folgenden sei nun die Wirkungsweise der Schaltwerksteuerung im-
einzelnen beschrieben. Soll das Fahrzeug in einer Richtung in Bewegung gesetzt werden,
so wird zunächst die Richtungswalze in eine der mit VI, VII oder R1, RII bezeichneten
Stellungen gestellt, wodurch die Fahrtrichtung des Fahrzeuges bestimmt wird. Je
nachdem, welche derStellungen V1, R1 oder V11, RII gewählt werden, wird ein langsames
oder schnelles Anlassen der Fahrzeugmotoren erzielt. Wird nach dem Einstellen der
Fahrtrichtungswalze die Fahrwalze 24 aus der Nullstellung in die Stelluilg
1 umgeschaltet, so läuft der Schaltwerkmotor 22 an. Dabei entstehen (beispielsweise
beim schnellen Anlassen auf Vorwärtsfahrt, also wenn die Richtungswalze in der Stellung
V1 steht) folgende Stromkreise: r. Bremslüfterstromkreis: Erde, Sammlerbatterie
23, Kontakte a, b der Richtungswalze 25, Kontakte c, f der Fahrwalze 24,
Kontakte c, d der Hilfssteuerwalze 26, Kontakte a, b des Abschalters
33, Erregerspule des Bremslüftmagneten 30, Erde.
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Infolgedessen wird der Bremslüftmagnet angehoben, die Bremse gelüftet
und der Bremshilfsschalter 29 umgeschaltet, daß die Kontakte a, b überbrückt
sind.
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2. Ankerstromkreis des Schaltwerkantriebsmotors 22: Erde, Sammlerbatterie
23, Kontakte a, c der Richtungswalze 25, Kontakte a, b
des Bremshilfsschalters
29, Kontakte b, a des Motorumschalters 32, Anker des Motors 22, Kontakte
c, d des Umschalters 32, Kontakte k, l der Richtungswalze 25, Erde.
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3. Erregerstromkreis des Antriebsmotors 22: Erde, Batterie 23, Kontakte
ca, d der Richtungswalze 25, Kontakte g, k der Fahrwalze 24, Kontakte
h, i der Richtungswalze 25, Vorschaltwiderstand 28, Feldwicklung 3= des Motors
22, Kontakte d, c des Abschalters 33, Kontakte h, i
der Fahrwalze 24,
Kontakte f, e der Richtungswalze 25, Erde.
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Nachdem der Schaltwerkantriebsmotor 22 die Hilfssteuerwalze 26 und
die Nockenwalze 6 in die. Endstellung geführt hat, laufen die Kontakte
c, d von den Belägen der Hilfssteuerwalze ab, so daß die Erregung des Bremslüftermagneten
30 ausgeschaltet wird. Gleichzeitig wird der Anker des Motors 22 über die Kontakte
tt, b des Bremshilfsschalters 29 stromlos gemacht, so daß der Motor sofort
durch die Bremse stillgesetzt wird.
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Soll ein langsameres Anlassen des Schaltwerkes erzielt werden, so
kann, wie bereits oben bemerkt ist, der Vorschaltwiderstand 28, der zur Feldschwächung
in den Erregerstromkreis des Antriebsmotors 22 vor die Feldwicklung 31 ge= schaltet
war, über die Kontakte i, g der Richtungswalze 25 kurzgeschlossen werden. In diesem
Fall muß die Richtungswalze in die Stellung VII umgelegt werden, wodurch zugleich
vor den Anker des Motors 22 ein Vorschaltwiderstand 27 eingeschaltet wird. Der Anker
des Motors 22 ist nach dem Umschalten an der Richtungswalze in die Stellung VII
nicht mehr unmittelbar über die Kontakte k, l der Richtungswalze, sondern
mittelbar über den Vorschaltwiderstand 27 und die Kontakte m, l
der Richtungswalze
25 an Erde gelegt.
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Sollen das Schaltwerk und damit die Fahrzeugmotoren wieder ausgeschaltet
werden, so wird die Fahrwalze 24 in die Nullstellung gelegt. Selbsttätig wird in
diesem Falle der Antriebsmotor 22 wieder eingeschaltet, so daß die
Nockenwalze
6 und die Hilfssteuerwalze 26 in die Nullstellung zurückgeführt werden. Die Stromkreise,
die nach dem Umlegen der Fahrwalze 24 in die Nullstellung entstehen, sind dabei
folgende: i. Bremsstromkreis, Erde, Batterie 23, Kontakte a, b der Richtungswalze
25, Kontakte c, d
der Fahrwalze 24, Kontakte a, d der Hüfssteuerwalze
26 des Schaltwerks, Kontakte a, b
des Abschalters 33, Erregerspule des Bremsmagneten
30, Erde.
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2. Ankerstromkreis: Erde, Sammlerbatterie 23, Kontakte a, c der Richtungswalze
25, Kon-
takte a, b des Bremshilfsschalters 29, Kontakte
b, a des Motorumschalters 32, Anker des Motors 22, Kontakte c, d des
Umschalters 32, Kontakte k, l der Richtungswalze 25, Erde.
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3. Erregerstromkreis des Motors 22: Erde, Batterie 23, Kontakte
a, d der Walze 25, Kon-
takte g, h der Fahrwalze 24, Kontakte
c, d des Abschalters 33, Feldwicklung 3r, Vorschaltwiderstand 28, Kontakte
i, la der Richtungswalze 25, Kontakte k, i der Fahrwalze 24, Kontakte
f, e der Richtungswalze' 25, Erde.
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Sobald der Antriebsmotor 22 die Nockenwalze 6 und die Hilfssteuerwalze
26. in die Nullstellung .zurückbewegt hat, läuft der Kontakt a von dem zugeordneten
Belag der Hilfssteuerwalze 26 ab, so daß der Bremslüftmagnet 3o und der Bremshilfsschalter
29 ausgeschaltet werden. Infolgedessen fällt die Bremse ein und der Anker des Schaltwerkantriebsmotors
22 wird stillgesetzt.
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Wird die Fahrwalze 24 in die Stellung II (Rangieren) geschaltet, so
läuft das Schaltwerk nicht in die Endstellung, der Erregerstromkreis des Bremslüftmagneten,
von dem der Bremshilfsschalter abhängig ist, wird durch den von dem verkürzten Belag
der Hilfssteuerwalze 26 ablaufenden Kontakt b der Hilfssteuerwalze bereits vorher
unterbrochen. Soll das Fahrzeug in der entgegengesetzten Richtung angelassen werden,
so wird durch entsprechendes Umschalten der an die Kontakte d, e, f der Richtungswalze
geführten Zuleitungen der Erregerstrom für die Erregerwicklung 31 des Schaltwerkantriebsmotors
22 umgeschaltet.