Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für elektrische Triebfahrzeuge mit selbsterregter Widerstandsbremse, mit einem Stufenschaltwerk und mit einem Befehlsgeber, welcher auf seiner Bremsseite eine Bremsbereitschaftsstellung besitzt, bei welcher das Schaltwerk auf der zuletzt erreichten Bremsstellung zunächst festgehalten wird. Es ist seit langem bekannt, bei elektrischen Triebfahrzeugen, insbesondere bei Strassenbahnen, zur Abbremsung die selbsterregte Widerstandsbremse zu verwenden. Sie erfordert, wegen der sehr steil abfallenden Bremskraftkermlinien eine relativ grosse Anzahl von Bremsstufen, von denen beim Einschalten der Bremse je nach Fahrgeschwindigkeit eine solche Widerstandsstufe schnell anzusteuern ist, dass eine Selbsterregung der Fahrmotoren eintritt.
Bei der Handsteuerung wird diese Stufe vom Fahrer nach Gefühl und Erfahrung angesteuert, während bei einer automatischen Steuerung diese Stufe durch Messen der Fahrgeschwindigkeit bestimmt wird.
Es ist bekannt (siehe Elektrische Bahnen Heft 10 [1969] Seite 220 ff), für den schnellen Einsatz der selbsterregten Widerstandsbremse das Schaltwerk automatisch zu einer der augenblicklichen Fahrgeschwindigkeit für einen weichen Bremseinsatz angepassten Widerstandsstufe unmittelbar hinzuführen. Nach der Selbsterregung der Motoren und anschliessendem weiterem Abschalten von Widerstandsstufen entsprechend einer Ruckbegrenzung, übernimmt eine Regelvorrichtung für den Bremsstrom das Fortschalten des Schaltwerkes.
Bei einer bekannten Steuereinrichtung (siehe z. B. Verband öffentlicher Verkehrsbetriebe - Typenempfehlung für Schienenfahrzeuge des öffentlichen Personen-Nahschnellverkehrs; Ausgabe Mai 1970 VÖV 6.325.1) Ist der Befehlsgeber für die Sollwertvorgabe des Fortschaltstromes so ausgeführt, dass während des Bremsvorganges das Schaltwerk durch Stellen des Fahr-Bremshebels in die Stellung Stufe festhalten auf der zuletzt eingelaufenen Widerstandstufe angehalten wird. Hiernach wird die Fahrgeschwindigkeit weiter abnehmen, zunächst infolge der noch vorhandenen Bremskraft der Fahrmotoren, die jedoch bei kleineren Geschwindigkeiten praktisch verschwindet, und sodann durch die bremsende Wirkung der Bahnwiderstände, vorausgesetzt, dass kein Gefälle vorhanden ist. Hierin liegt ein gefährlicher Nachteil.
Denn sollte, nachdem das Schaltwerk bei einer höheren Geschwindigkeit beispielsweise 40 km/h angehalten wurde, und die Fahrgeschwindigkeit auf 15 km/h abgesunken ist, plötzlich eine möglichst grosse Bremswirkung erforderlich sein, so muss das Schaltwerk z. B. 7 Widerstandsstufen oder mehr abschalten, um den jetzt vom Befehlsgeber vorgegebenen Sollwert des Bremsstromes zu erreichen. Da die Schaltzeit je Stufe etwa 0,1 s beträgt, bedeutet das in diesem Beispiel ein verzögertes Einsetzen der angeforderten Bremswirkung von 0,7 s. Es muss sogar damit gerechnet werden, dass ein Fahrer beim Schalten von Fahrern nach Bremsen den Befehlsgeber sogleich in die Stellung Stufe festhalten schaltet, womit die der Fahrgeschwindigkeit entsprechende Widerstandsstufe gesetzt und festgehalten wird. Das kann bei hoher Geschwindigkeit die erste Bremsstufe sein.
Lässt der Fahrer hierbei das Fahrzeug bis zu einer kleinen Geschwindigkeit z. B. 10 km/h ausrollen, und erfordert die Situation jetzt einen plötzlichen Bremseinsatz, so müssen z. B. 15 Widerstandsstufen abgeschaltet werden, und die angeforderte Bremswirkung wird sich erst nach etwa 1,5 s einstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus der bisherigen Stellung Stufe festhalten des Befehlsgebers eine Stellung Bremsbereitschaft zu bilden, aus der sich unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit bei einer Bremsstrom Sollwertvorgabe die geforderte Bremswirkung stets in kürzester Zeit ergibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass das Schaltwerk über einen Stellmotor und einen Fahrbrems regler mit dem Befehlsgeber in Verbindung steht und der Fahrbremsregler so eingestellt ist, dass in der Bereitschaftsstellung bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit weitere Widerstandsstufen abgeschaltet werden derart, dass die verbleibenden Widerstandswerte noch keine oder nur geringe Bremsung ergeben. Zur geschwindigkeitsabhängigen Steuerung kann ein die Fahrgeschwindigkeit erfassender Tachogenerator und ein an diesen angeschlossenes Geschwindigkeitsmessgerät vorgesehen sein und die Messwerte können in Form von Signalen an den Fahrbremsregler weitergeleitet werden.
Um sicherzustellen, dass in jedem Fall beim Übergang von Bremsbereitschaft auf Bremsen die Bremsung rasch anspricht, kann die Nachführung des Schaltwerkes auch derart erfolgen, dass die eingeschalteten Widerstandsstufen einen Erregerstrom ergeben, welcher die Selbsterregung der generatorisch abgebremsten Fahrmotoren bei jeder Geschwindigkeit sicherstellt.
Im folgenden wird anhand der beigefügten Figur ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemässe Einrichtung näher erläutert.
In der Figur ist die Steuereinrichtung in einem Wirkschaltplan dargestellt, wobei nur für die Erfindung wesentliche Teile dargestellt sind. Die Steuereinrichtung weist einen Befehlsgeber 1 bekannter Bauart auf mit einem Bedienungselement la. In der 0-Stellung des Bedienungselementes la ist die gesamte Steuereinrichtung abgeschaltet. Mit Fa ist die Fahrstellung und mit Br die Bremsstellung bezeichnet. Befindet sich das Bedienungselement lain der mit durchgezogenen Linien dargestellten Stellung Br-Ber, so ist am Befehlsgeber 1 die Bremsbereitschaftsstellung eingeschaltet. Von dem Befehlsgeber 1 erhält ein elektronischer Fahr-Bremsregler 2 Signale, die dem Zustand Fahren , Bremsen oder Bremsbereitschaft entsprechen. Der Fahrbremsregler 2 ist weiterhin an eine Vorrichtung 3 zur Messung der Fahrgeschwindigkeit angeschlossen.
Die Vorrichtung 3 erfasst die von einem Tachogenerator T gegebenen Messwerte und führt diese in Form von Signalen dem Fahrbremsregler 2 zu. Weiterhin werden dem Fahrbremsregler 2 in an sich bekannter Weise Signale von weiteren Messstellen- bzw. -gebern zugeführt, wie beispielsweise Signale zur Störungsmeldung, zur Spannungsüberwachung, sowie Signale für den Schleuder Gleitschutz- und den Fortschaltstrom. Alle vorstehend erwähnten Signale werden im Fahrbremsregler 2 verarbeitet und einem Stellmotor 4 zugeführt, der mit dem Schaltwerk 5 verbunden ist.
Auf Grund der vom Fahrbremsregler 2 erhaltenen Steuersignale wird der Stellmotor 4 auf Vorwärtslauf, Rückwärtslauf, Langsamgang, Schnellgang oder Stillstand geschaltet. Über das Schaltwerk 5 und über den an dieses Schaltwerk angeschlossenen Anfahr-Bremswiderstand 6 werden die Fahrmotoren M aus der nicht dargestellten Starkstromquelle mit beispielsweise 750 V gespeist, wobei das Schaltwerk 5 ausser den für das Abschalten des Anfahr Bremswiderstandes erforderlichen Nockenschaltem weitere Nockenschalter für die Gruppierung der Fahrmotoren beim Fahren und Bremsen besitzt. Die Steuergeräte, also der Befehlsgeber 1, der Fahrbremsregler 2, die Vorrichtung 3 zur Messung der Fahrgeschwindigkeit und der Stellmotor 4 werden aus der nicht eigens dargestellten Bordbatterie des Fahr zuges gespeist.
Wenn der Fahrer den Fahr-Bremshebel la des Befehlsgebers 1 nach einer bereits eingeleiteten Bremsung (Stel ung Br) in die Bremsbereitschaftsstellung (Br-Ber) zurück Führt, bleibt das Schaltwerk 5 zunächst stehen. Wird das Fahrzeug jetzt infolge des Bahnwiderstandes langsamer, so schaltet das Schaltwerk 5 unter dem Einfluss des Fahrbremsreglers 2 auf die nächste Bremsstufe. Dieses Spiel wiederholt sich bei weiterer Geschwindigkeitsabnahme so lange, bis das Fahrzeug gegebenenfalls steht und die letzte Bremsstufe ab geschaltet ist. Dabei sind den Geschwindigkeitsbereichen bestimmte Bremsstufen derart zugeordnet, dass die Widerstandswerte im Bremsstromkreis noch kleinen Bremsstrom und damit noch keine Bremskraft ergeben, oder derart, dass sich bereits ein geringer Bremsstrom mit entsprechend geringer Bremskraft bildet.
Es kann allerdings zweckmässig sein, in der Bremsbereitschaftsstellung die letzte Bremsstufe nicht zu schalten, wenn hier eine Haltebremse zum Einsatz kommt und dadurch das Fahrzeug an den Haltestellen nicht ausrollen kann.
Dadurch, dass das Schaltwerk entsprechend der abnehmenden Geschwindigkeit nachgeführt wird, indem weitere Bremsstufen abgeschaltet werden, ist die Gewähr gegeben, dass die volle Bremswirkung nach etwa 0,2 s eintritt, da das
Schaltwerk bis zu diesem Zeitpunkt schon auf die richtige Bremsstufe hingeführt wurde.
The invention relates to a control device for electric traction vehicles with a self-excited resistance brake, with a step switchgear and with a command transmitter, which has a brake standby position on its brake side, in which the switchgear is initially held in the last brake position reached. It has long been known to use the self-excited resistance brake for braking in electric traction vehicles, especially in trams. Because of the steeply sloping braking force kerm lines, it requires a relatively large number of braking levels, of which when the brake is switched on, depending on the driving speed, such a resistance level is to be controlled quickly so that self-excitation of the traction motors occurs.
With manual control, this level is controlled by the driver based on feeling and experience, while with automatic control, this level is determined by measuring the driving speed.
It is known (see Electrical Railways Issue 10 [1969], page 220 ff), for the rapid use of the self-excited resistance brake to automatically lead the switching mechanism to a resistance level adapted to the current driving speed for a soft brake application. After the self-excitation of the motors and subsequent further switching off of resistance levels according to a jerk limitation, a control device for the braking current takes over the switching of the switching mechanism.
In the case of a known control device (see, for example, Association of Public Transport Companies - Type Recommendation for Rail Vehicles for Public Local Rapid Transport; May 1970 edition, VÖV 6.325.1), the command generator for the setpoint specification of the incremental current is designed in such a way that the switching mechanism is activated during the braking process the travel / brake lever in the position hold on the level is stopped at the last resistance level. After this, the driving speed will decrease further, initially as a result of the braking force of the traction motors, which, however, practically disappears at lower speeds, and then due to the braking effect of the railway resistances, provided that there is no gradient. This is a dangerous disadvantage.
If, after the rear derailleur has stopped at a higher speed, for example 40 km / h, and the driving speed has dropped to 15 km / h, suddenly the greatest possible braking effect is required. B. switch off 7 resistance levels or more in order to achieve the setpoint of the braking current given by the command generator. Since the switching time per step is around 0.1 s, in this example this means a delay in the onset of the requested braking effect of 0.7 s. It must even be expected that a driver, when switching drivers to brake, will immediately switch the command transmitter to the hold level position, whereby the resistance level corresponding to the driving speed is set and held. This can be the first braking stage at high speed.
If the driver lets the vehicle down to a low speed z. B. roll out 10 km / h, and if the situation now requires a sudden use of the brake, z. B. 15 resistance levels are switched off, and the requested braking effect will only be set after about 1.5 s.
The invention is based on the object of creating a brake readiness position from the previous position of the command transmitter to hold level, from which the required braking effect always results in the shortest possible time, regardless of the driving speed with a braking current setpoint specification.
To solve this problem, the invention provides that the switching mechanism is connected to the command generator via a servomotor and a driving brake controller and the driving brake controller is set in such a way that further resistance levels are switched off in the standby position with decreasing driving speed so that the remaining resistance values are still result in little or no braking. For the speed-dependent control, a tachometer generator that detects the driving speed and a speed measuring device connected to it can be provided and the measured values can be forwarded to the driving brake controller in the form of signals.
In order to ensure that the braking responds quickly in every case when the transition from braking readiness to braking, the tracking of the switching mechanism can also be carried out in such a way that the switched-on resistance levels produce an excitation current which ensures the self-excitation of the traction motors braked as a generator at any speed.
In the following, an exemplary embodiment for the device according to the invention is explained in more detail with reference to the accompanying figure.
In the figure, the control device is shown in an operative circuit diagram, only parts essential to the invention being shown. The control device has a command generator 1 of known design with an operating element la. In the 0 position of the operating element la, the entire control device is switched off. The driving position is designated by Fa and the braking position by Br. If the operating element is in the position Br-Ber shown with solid lines, the brake readiness position is switched on at the command transmitter 1. An electronic travel / brake controller 2 receives signals from the command generator 1 which correspond to the driving, braking or braking readiness status. The driving brake controller 2 is also connected to a device 3 for measuring the driving speed.
The device 3 records the measured values given by a tachometer generator T and feeds them to the driving brake controller 2 in the form of signals. Furthermore, signals from further measuring points or transmitters are fed to the traction brake controller 2 in a manner known per se, such as signals for fault reporting, for voltage monitoring, and signals for the skid protection current and the incremental current. All of the signals mentioned above are processed in the travel brake controller 2 and fed to a servomotor 4 which is connected to the switching mechanism 5.
On the basis of the control signals received from the travel brake controller 2, the servomotor 4 is switched to forward running, reverse running, slow gear, high gear or standstill. Via the switching mechanism 5 and via the starting braking resistor 6 connected to this switching mechanism, the traction motors M are fed with 750 V, for example, from the power source (not shown), the switching mechanism 5 not only having the cam switches required for switching off the starting braking resistor, but also further cam switches for grouping the Has traction motors when driving and braking. The control devices, that is to say the command transmitter 1, the driving brake controller 2, the device 3 for measuring the driving speed and the servomotor 4 are fed from the vehicle's on-board battery (not shown specifically).
When the driver returns the driving / brake lever la of the command generator 1 to the braking readiness position (Br-Ber) after braking has already been initiated (Br-Ber), the switching mechanism 5 initially stops. If the vehicle is now slowing down as a result of the rail resistance, the switching mechanism 5 switches to the next braking stage under the influence of the travel brake controller 2. This game is repeated with further decrease in speed until the vehicle is possibly stationary and the last braking level is switched off. Certain braking levels are assigned to the speed ranges in such a way that the resistance values in the braking circuit still result in a low braking current and thus no braking force, or in such a way that a low braking current with a correspondingly low braking force is already formed.
However, it can be useful not to switch to the last braking level in the ready-to-brake position if a holding brake is used here and the vehicle cannot coast at the stops.
The fact that the rear derailleur is adjusted in accordance with the decreasing speed by switching off further braking stages ensures that the full braking effect occurs after about 0.2 s, as the
The rear derailleur has already been brought to the correct braking level by this point.