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Dokumentenidentifikation DE102004060671B4 09.10.2008
Titel Verfahren und Anordnung zur Steuerung von Fördereinrichtungen für Wagen
Anmelder FEW Blankenburg GmbH, 38889 Blankenburg, DE
Erfinder Becker, Dietmar, 38889 Blankenburg, DE;
Grille, Klaus, 38889 Blankenburg, DE
DE-Anmeldedatum 15.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004060671
Offenlegungstag 22.06.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.10.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.10.2008
IPC-Hauptklasse B61J 3/06(2006.01)A, F, I, 20070920, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Fördereinrichtungen für Wagen. In Rangieranlagen, auf die sich die Erfindung bezieht, werden einzelne Wagen oder Wagengruppen einer Schienenbahn, insbesondere Eisenbahn-Güterwagen, in einem Gleis zu einem Zugverband zusammengestellt. Durch Förderanlagen werden die zunächst getrennt auf dem Gleis stehenden einzelnen Wagen bzw. Wagengruppen derart zusammengeschoben, dass sie auf einfache Weise miteinander gekuppelt werden können.

In Rangieranlagen werden die Wagen bzw. Wagengruppen zunächst auf eine bestimmte Geschwindigkeit beschleunigt, indem sie insbesondere über einen Ablaufberg gedrückt werden. Weichen, die innerhalb weniger Sekunden umgestellt werden können, leiten die Wagen bzw. Wagengruppen daraufhin in ein entsprechendes Gleis einer Richtungsgruppe, in dem ein Zugverband mit einem einheitlichen Bestimmungsort zusammengestellt werden soll. Mittels einer Bremsanlage werden die Wagen bzw. Wagengruppen abgebremst, so dass sie unmittelbar vor den bereits im Gleis befindlichen Wagen bzw. Wagengruppen zum Stehen kommen. Befinden sich alle Wagen des Zugverbandes im Gleis, werden die Wagen bzw. Wagengruppen miteinander gekuppelt. Für dieses Kuppeln müssen sich die Wagen bzw. Wagengruppen mit ihren Puffern berühren und die Puffer durch Aufdrücken der Wagen bzw. Wagengruppe zusammengedrückt werden.

In der Regel stehen die Wagen bzw. Wagengruppen jedoch zunächst zu weit auseinander oder sind die Puffer nicht genügend zusammengedrückt, so dass sie nicht miteinander gekuppelt werden können. Ein Grund hierfür ist insbesondere, dass die Bremsanlage die Wagen bzw. Wagengruppen zu stark abbremst wurden, so dass die Wagen bzw. Wagengruppen noch vor ihrem vorgesehenen Ort zum Stehen gekommen sind.

Demzufolge müssen die Wagen bzw. Wagengruppen mittels Förderanlagen derart zusammengeschoben werden, dass sie sodann miteinander gekuppelt werden können. Bekannte Ausführungsformen von Förderanlagen sind in kleinen Rangieranlagen mit nur wenigen Gleisen insbesondere

  • – Bedienpersonal, dass von Hand die Wagen aufeinander schiebt. Diese Methode ist aufgrund des hohen Kraftaufwandes nur bei wenigen zusammenzustellenden Wagen möglich.
  • – Rangierlokomotiven, die die Wagen aufeinander schieben. Rangierlokomotiven sind jedoch sehr kostenaufwendig in der Beschaffung und im Unterhalt und erfordern speziell ausgebildetes Fahrpersonal.

In größeren Rangieranlagen werden spezielle Förderanlagen eingesetzt, bei denen Förderwagen die Wagen aufeinander schieben. Die Förderwagen befinden sich im Gleis zwischen den Eisenbahnschienen und werden in Längsrichtung durch Zugmittel, insbesondere endlos umlaufende Förderseile oder Ketten, bewegt. Zwei Greifarme des Förderwagens, an denen jeweils eine Rolle drehbar gelagert ist, drücken diese Rollen gegen die Spurkränze eines Radsatzes des Wagens und schieben den Wagen bzw. die Wagengruppe damit an die vor ihm stehende Wagengruppe.

Das endlos umlaufendes Förderseil ist über entsprechende Umlenkrollen geführt und durchläuft eine Antriebsstation sowie eine mechanische Spannvorrichtung. In der Antriebsstation befindet sich eine vom Förderseil umschlungene Treibscheibe, die über ein Getriebe von einem Motor, insbesondere einem Drehstromasynchronmotor, angetrieben wird. Der Antriebsstrang ist, abgesehen von der Elastizität der Kupplung zwischen Motor und Getriebe, als starr zu betrachten. Von einem Frequenzumrichter wird der Motor in Abhängigkeit von den Signalen einer Steuerung in Drehzahl und Drehmoment kontrolliert.

Die mechanische Spannvorrichtung ist im nachlaufenden Teil des Förderseiles, dem sogenannten Leertrum, angeordnet, wobei das Förderseil um eine lose Rolle geführt wird, die wiederum direkt oder über einen Seilzug mit einem Hydraulikzylinder zur Einleitung einer Vorspannkraft verbunden ist. Der Hydraulikzylinder wird von einem aufgeladenen Hydraulikspeicher druckbeaufschlagt. Hierdurch wird eine Federwirkung erzielt, um die notwendige Vorspannkraft bei den auftretenden Seildehnungen aufrecht zu erhalten.

In den Richtungsgleisen dürfen die sich in Förderrichtung bewegenden Wagen eine Geschwindigkeit von 1,5 m/s nicht überschreiten, da es sonst bei empfindlichen Ladegütern infolge des Auflaufstoßes auf einen anderen, stehenden Wagen zu Ladegutbeschädigungen kommt. Infolge dessen wurde die Geschwindigkeit des Förderwagens in Förderrichtung auf maximal 1,25 m/s festgelegt.

Nachteil eine Förderanlage des Standes der Technik ist jedoch ein sogenannter „Katapulteffekt", der zu einer deutlichen Überschreitung der Geschwindigkeit von 1,5 m/s führt. Im normalen Betriebsablauf wurden durch den „Katapulteffekt" insbesondere Geschwindigkeiten der geförderten Wagen von mehr als 2 m/s gemessen.

Dieser „Katapulteffekt" tritt auf, wenn der Förderwagen auf einen stehenden Wagen trifft und versucht diesen in Bewegung zu setzen. Hierbei kommt der Förderwagen kurzzeitig zum Stillstand und die Kraft im ziehenden Seilende des Förderseiles, dem sogenannten Lasttrum, steigt an bis zum Erreichen des Losbrechwiderstandes des Wagen.

Das ziehende Seilende, das insbesondere mehrere hundert Meter lang ist, wird dabei infolge seiner Materialeigenschaften wie eine Feder gedehnt. Die Drehzahl der Treibscheibe bricht infolge des Drehmomentenanstiegs etwas ein. Beim Losbrechen des Wagen verringert sich dessen Fahrwiderstand drastisch bis auf etwa den normalen Rollwiderstand. Die Rückstellkraft des gedehnten Förderseiles, die durch die Entspannung des ziehenden Seilendes entsteht, führt zu einer zusätzlichen Beschleunigen des Wagen. Durch Überlagerung der noch vorhandenen Fördergeschwindigkeit, vorgegeben durch die Treibscheibendrehzahl, und der beschleunigten Bewegung durch Entspannung des ziehenden Seilendes kommt es zum „Katapulteffekt" und dadurch zu der deutlichen Überschreitung der zulässigen Geschwindigkeit von 1,5 m/s.

Als Stand der Technik zur Verringerung des „Katapulteffektes" wird eine Beschleunigung des Förderwagens im nachlaufenden Seil, dem Leertrum, gemessen. Tritt die unmittelbar nach dem Losbrechen des Wagens entstehende maximale Beschleunigung am Förderwagen auf, wird die Fördergeschwindigkeit des Förderwagens reduziert, so dass der „Katapulteffekt" verringert wird. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass eine Zeitdifferenz zwischen Beginn des „Katapulteffektes" und Reduktion der Fördergeschwindigkeit des Förderwagens vorhanden ist, so dass die Beschleunigung durch den „Katapulteffekt" nur geringfügig reduziert werden kann. Trotz der Maßnahme gemäß des Standes der Technik treten somit immer noch Geschwindigkeiten der Wagen von über 1,5 m/s und somit eine Überschreitung der zulässigen Geschwindigkeit auf Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde den „Katapulteffekt" so zu unterdrücken, dass die zulässige Geschwindigkeit des Wagen von 1,5 m/s in keiner Phase des Rangiervorganges überschritten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale sowie für die Vorrichtung durch die in den Ansprüchen 6 und 7 angegebenen Merkmalen gelöst.

Nach Anspruch 1 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die durch Auftreffen des Förderwagens auf den stehenden Wagen entstehende Beschleunigung des Förderwagens erfasst wird und dadurch ein rasches Zurückregeln der Motordrehzahl durch ein entsprechendes Signal an den Frequenzumrichter ausgelöst wird. Die nun beim Losbrechen des Wagen vorhandene niedrige Fördergeschwindigkeit führt dann mit der Überlagerung der beschleunigten Bewegung infolge der Entspannung des ziehenden Seiles zu einer Geschwindigkeit des Wagen unterhalb der zulässigen Geschwindigkeit von 1,5 m/s. Nach einer angemessenen Zeit, die das Abklingen des Beschleunigungsvorganges erwarten lässt, wird die Motordrehzahl bis zum Erreichen der Geschwindigkeit des Förderwagens von maximal 1,25 m/s wieder erhöht.

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, dass bereits vor Auftreten des „Katapulteffektes" die Motordrehzahl reduziert wird, so dass die Beschleunigung nach dem Losbrechen des Wagens reduziert wird. Der „Katapulteffekt" tritt bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer derart verminderten und abgemilderten Form auf, dass der Wagen die zulässige Geschwindigkeit von 1,5 m/s nicht überschreitet.

Die Beschleunigung des Förderwagens, die durch Auftreffen des Förderwagens auf den stehenden Wagen entsteht, wird entweder direkt am Förderwagen oder nach Anspruch 2 indirekt an der losen Rolle der Spanneinrichtung ermittelt. Im zweiten Fall entsteht durch die Beschleunigung des Förderwagens und infolge der Dehnung des Förderseils ein Spannhub der losen Rolle in der Spanneinrichtung. Dieser ist ein Maß für die Beschleunigung des Förderwagens.

Anspruch 3 und 4 geben konkrete Werte bzw. Bereiche an für den Beschleunigungsschwellenwert sowie die Drehzahl, auf die der Antriebsmotor bei Überschreiten des Beschleunigungsschwellenwertes reduziert wird.

Nach Anspruch 3 liegt der Beschleunigungsschwellenwert an der losen Rolle in einem Bereich von 15 m/s2 bis 25 m/s2. Am Förderwagen entsteht hierbei eine Beschleunigung von bis zu 70 m/s2.

Nach Anspruch 4 liegt die reduzierte Motordrehzahl in einem Bereich von weniger als 50% der Nenndrehzahl des Motors.

Nach Anspruch 5 wird das Förderseil durch einen Drehstromasynchronmotor angetrieben, der von einem Frequenzumrichter gespeist wird. Die Drehzahl des Drehstromasynchronmotors wird durch die Steuereinrichtung beeinflusst, die den Frequenzumrichter ansteuert. Dadurch kann besonders vorteilhaft die Drehzahl und das Drehmoment des Drehstromasynchronmotors stufenlos eingestellt werden. Dies ermöglicht es, bestimmte Beschleunigungen und Bremsrampen vorzugeben.

Nach Anspruch 6 ist der Beschleunigungssensor auf dem Förderwagen angebracht. Dies hat den Vorteil, dass die Beschleunigung des Förderwagens unmittelbar gemessen wird, das heißt ohne Zeitverzögerung sowie ohne Einflüsse durch nachgeschaltete Antriebselemente. Die Messsignale des Beschleunigungssensors werden über eine Funkstrecke und/oder eine Kabelverbindung zu der Steuereinrichtung über eine Distanz von zum Teil mehreren 100 m übertragen.

Nach Anspruch 7 ist der Beschleunigungssensor an der losen Rolle angebracht und führt seine Messsignale über eine Funkstrecke und/oder eine Kabelverbindung der Steuereinrichtung zu. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Messsignale des Beschleunigungssensors zu der Steuereinrichtung nur über eine Distanz von wenigen Metern übertragen werden. Die Beschleunigung des Förderwagens wird nicht unmittelbar gemessen, so dass eine Zeitverzögerung sowie Einflüsse durch nachgeschaltete Antriebselemente berücksichtigt werden muss.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung mit einer Figur näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

1 eine schematische Darstellung einer Fördereinrichtung mit einem Förderwagen im Gleis.

Der gemäß 1 im Gleis 4 laufende Förderwagen 1 greift mit den an den Förderarmen 2 befindlichen Schubrollen 3 am Radsatz 5 des zu fördernden Wagen an und leitet dadurch die Förderkraft in den Wagen ein. Die Seilenden des Förderseiles 6 sind am Förderwagen 1 vorn und hinten angeschlagen. Das Förderseil 6 wird über entsprechende ortsfeste Umlenkrollen 7 geführt und umschlingt eine Treibscheibe 8, welche über ein Getriebe 9 und eine elastische Kupplung 10 von einen Drehstromasynchronmotor 11 angetrieben wird. Zur Aufbringung der notwendigen Vorspannkraft im Förderseil wird dieses über eine lose Rolle 12 geführt, welche mit der Kolbenstange 13 eines Arbeitszylinder 14 verbunden ist, welcher im Gestell entsprechend gelagert ist. Der Arbeitszylinder 14 wird auf der Ringfläche von einem aufgeladenen Hydraulikspeicher 15 druckbeaufschlagt und ist kolbenseitig mit dem Tank verbunden. An der Lagerung der losen Rolle 12 ist ein Beschleunigungssensor 16 angeordnet, der Beschleunigungen entlang des Spannweges erfasst. Das Spannungsausgangssignal des Beschleunigungssensors 16 wird eine Steuereinrichtung 17 zugeführt. Die Steuereinrichtung 17 ist zum Signalaustausch mit einem Frequenzumrichter 18 verbunden, der wiederum den Drehstromasynchronmotor 11 speist.

In 1 ist die Situation dargestellt, in der der mit Fördergeschwindigkeit v fahrende Förderwagen 1 auf dem Radsatz 5 eines stehenden Wagen trifft. Dabei kommt der Förderwagen 1 kurzzeitig zum Stillstand und die Treibscheibendrehzahl bricht etwas ein. Dabei steigt die Kraft im ziehenden Seilende an und bewirkt dessen Dehnung. Die Seildehnung wird sofort durch einen Spannhub der losen Rolle 12 ausgeglichen. Über den Beschleunigungssensor 16 wird die Beschleunigung der losen Rolle 12 erfasst und das Spannungsausgangssignal der Steuereinrichtung 17 zugeführt. Bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes der Beschleunigung bewirkt die Steuereinrichtung 17 über den Frequenzumrichter 18 ein rasches Herunterfahren der Drehzahl des Drehstromasynchronmotors auf etwa halbe Förderdrehzahl. Inzwischen ist die Kraft im ziehenden Seilende soweit angestiegen, dass der Wagen losgebrochen wird. Mit dem nun vorhandenen Kraftüberschuss wird der Wagen bei Entspannung des ziehenden Seilendes beschleunigt (Katapulteffekt).

Die Überlagerung der nunmehr stark abgesunkenen, über die Treibscheibendrehzahl vorgegebenen, Fördergeschwindigkeit mit der beschleunigten Bewegung des Förderwagens 1 infolge der Entspannung des ziehenden Seilendes bewirkt, dass die zulässige Geschwindigkeit von v = 1,5 m/s nicht überschritten wird. Nach sicherem Abklingen des Beschleunigungsvorganges wird die Motordrehzahl bis zum Erreichen der Fördergeschwindigkeit erhöht.

1
Förderwagen
2
Förderarm
3
Schubrolle
5
Radsatz
6
Förderseil
7
Umlenkrolle
8
Treibscheibe
9
Getriebe
10
elastische Kupplung
11
Drehstromasynchronmotor
12
lose Rolle
13
Kolbenstange
14
Arbeitszylinder
15
Hydraulikspeicher
16
Beschleunigungssensor
17
Steuereinrichtung
18
Frequenzumrichter


Anspruch[de]
Verfahren zur Steuerung von Fördereinrichtungen für Wagen oder Wagengruppen einer Schienenbahn, die aus einem zwischen Fahrschienen laufenden Förderwagen bestehen, welcher über zwei rollenbestückte Förderarme an Spurkränzen eines Radsatzes des Wagen angreift und damit die Förderkraft auf den Wagen überträgt und der Förderwagen über ein endlos umlaufendes Förderseil (6) angetrieben wird, welches über entsprechende Umlenkrollen geführt wird und eine Antriebsstation sowie eine mechanische Spannvorrichtung mit einer zur Aufbringung einer Vorspannkraft des Förderseiles (6) angeordneten losen Rolle (12) durchläuft, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch ein Auftreffen des Förderwagens auf den stehenden Radsatz entstehende Beschleunigung des Förderwagens durch einen Beschleunigungssensor (16) ermittelt wird und bei Überschreiten eines bestimmten Beschleunigungsschwellenwertes die Motordrehzahl der Antriebsstation reduziert wird. Verfahren zur Steuerung von Fördereinrichtungen für Wagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung des Förderwagens an der losen Rolle (12) ermittelt wird. Verfahren zur Steuerung von Fördereinrichtungen für Wagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsschwellenwert einen Bereich von 15 m/s2 bis 25 m/s2 umfasst. Verfahren zur Steuerung von Fördereinrichtungen für Wagen nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehzahl bei Überschreiten des Beschleunigungsschwellenwertes auf weniger als 50% der Nenndrehzahl des Motors reduziert wird. Verfahren zur Steuerung von Fördereinrichtungen für Wagen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderseil durch einen Drehstromasynchronmotor (11) angetrieben wird, der durch einen Frequenzumrichter (18) gespeist wird und der Frequenzumrichter (18) durch die Steuereinrichtung (17) angesteuert wird. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (16) auf dem Förderwagen angebracht ist und seine Messsignale über eine Funkstrecke und/oder eine Kabelverbindung der Steuereinrichtung (17) zuführt. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (16) an der losen Rolle (12) angebracht ist und seine Messsignale über eine Funkstrecke und/oder eine Kabelverbindung der Steuereinrichtung (17) zuführt.






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