| GTW 2/6
- eine moderne doppelte "Rowan-Komposition" als "Low Cost - Low Floor -
Light Rail Vehicle" (Teil V) von Hans Streiff, SEAK, Dipl. El.-Ing. ETHZ, CH-Nussbaumen |
Traktionsleitelektronik
und Steuerungseinrichtungen Inbetriebsetzungen Nachfrage nach schienengebundenen Leichttriebwagen Verbreitung
und Hersteller Wagenbauliche Teile GTW 2/6 - Teil IV (vorherige Seite)
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| Traktionsleitelektronik und Steuerungseinrichtungen |
Wie bei der Antriebsleistungselektronik stehen auch bei der
Traktionsleitelektronik zwei sich in der Entwicklung ablösende Systeme in Verwendung. So
steht bei den Gleichstrom-Triebwagen noch das System MICAS-S 2, bei den
Einphasenwechselstrom-Fahrzeugen dagegen das System MITRAC aus der Adtranz-Baureihe in
Gebrauch. Da eine Vielfachsteuerung nur zwischen Doppelgelenktriebwagen GTW 2/6
gleicher Bauart bis zu höchstens drei Einheiten vorzusehen war, galt als erste Priorität
eine möglichst weitgehende Beschränkung der Systemanwendung auf das betrieblich
Notwendige. Als weitere Auflage sollte für die Ausrüstung und Bedienung auf bereits
vorhandene Triebfahrzeuge auf den Einsatznetzen Rücksicht genommen werden. So war für
die Meterspur-Doppelgelenktriebwagen Be 2/6 der BTI / CEV eine Angleichung an die
Lokomotive Ge 4/4 8001 - 8004 der MOB, für die Normalspur-Doppelgelenktriebwagen
RABe 526 der MThB an die NPZ-Triebwagen-Pendelzüge RBDe 560/566 :-: Bt der
SBB / MThB erwünscht. In der traditionellen Unterteilung der
Traktionsleitelektronik in Zug-, Fahrzeug- und Antriebsleitebenen stützen sich die
letzteren zwei auf die Übertragung codierter Signale über den Fahrzeugbus mittels
Lichtwellenleiter (Glasfaserübertragung). Das der Fahrzeugleitebene zugeordnete
Fahrzeugleitgerät übernimmt die Verarbeitung folgender Steuerfunktionen:
Kurz zusammengefasst besteht der Unterschied zwischen beiden Leitsystemen in der Struktur der Fahrzeugbuses. Bei MICAS-S 2 kommunizieren die Rechner des Fahrzeugleitgerätes mit Rechnern in den dezentralen Busstationen der einzelnen Apparateblöcke (wie Stromrichterblock, Pneumatikschalttafel, Führerpult usw.); diese Rechner sind für den Signalaustausch mit den peripheren Geräten zuständig. Bei MITRAC kommunizieren die Rechner des Fahrzeugleitgerätes ("Vehicle Control Unit", VCUD) über einen gemeinsamen "Multifunction Vehicle Bus" (MVB) mit den direkt bei den peripheren Geräten angeordneten Ein-/Ausgabemodulen, Rechnern usw. Im Fahrzeugleitgerät ist der Busverwalter integriert. Zur Leitung der codierten Signale dienen im Lokalbereich (zum Beispiel im Führerraum) Drahtverbindungen ("Electrical Medium Distance Bus", EMDB), zwischen den Fahrzeugeinheiten Glasfaserverbindungen; zur Signalübersetzung befinden sich dazwischen Buskoppler oder Sternkoppler. Der wesentliche Vorteil bei MITRAC gegenüber MICAS-S 2 liegt unter anderem im geringeren Geräte- und Verkabelungsaufwand. Unabhängig vom Leitsystem basiert die Zug- und Bremskraftvorgabe auf unterschiedlichen Fahrzeugsteuerungsmethoden bzw. Fahrschalterbauarten. Die Gleichstrom-Triebwagen sind für die "Charakteristiksteuerung" eingerichtet, indem ein Fahrschalter-Handrad im Fahrbetrieb in jeder -- stufenlos erreichbaren -- Stellung ein Wertepaar zu wählen gestattet; dieses entspricht zunächst der gewünschten Endgeschwindigkeit (Geschwindigkeitsplafond), gleichzeitig einer überlagerten, geregelten Zugkraft, die bei Anfahrt ausgeübt und bei Erreichen der verlangten Geschwindigkeit durch eine von der Streckenneigung unabhängige Regelung abgelöst wird. Ein automatischer, geregelter Übergang in den Motorbremsbetrieb erfolgt nicht; dieser wird im entsprechenden Stellungsbereich des Fahrschalters direkt angesteuert. Die Einphasenwechselstrom-Triebwagen sind für "Befehlsgebersteuerung" eingerichtet, indem ein Fahrschalter-Kurbelgriff im Fahrbetrieb auf den Stellungen "+" und "++" ein Zugkraft-Sollwert mit unterschiedlicher Aufsteuerungs-Geschwindigkeit hochzulaufen gestattet, bis die gewünschte Zugkraft oder der geschwindigkeitsabhängige Maximalwert erreicht ist. Analog verläuft die Bremskraft-Sollwerteinstellung im Bremsbetrieb auf der Stellung "+". Für Zugkraft-Rücknahme dienen in beiden Fällen Fahrschalterstellungen "--". Die dieselelektrischen Triebwagen mit Drehstromantrieb sind mit einer Sollwertvorgabe-Steuerung ausgerüstet, indem mit dem Fahrschalter-Kurbelgriff eine Anzahl Fahrstufen mit festgelegten Dieselmotordrehzahlen einstellbar sind. Eine Regelung des Generators innerhalb der Antriebssteuerung sorgt für die optimale Umsetzung der auf jeder Stufe verfügbaren Dieselmotorleistung in die entsprechende Antriebsleistung. Bei Übergang zum dynamischen Bremsbetrieb steuert der Fahrschalter das Antriebsleitgerät so, dass die Frequenz des Antriebswechselrichters unterhalb der Drehfrequenz der Fahrmotoren liegt, die sich damit in den Bremsbetrieb versetzen. Die Steuerung und Regelung des Umrichters im Fahr- und Motorbremsbetrieb ist Aufgabe des Antriebsleitgerätes, das nach der bei Adtranz verbreiteten Methode der "direkten Selbstregelung" arbeitet. Dabei erfüllt das Antriebsleitgerät aufgrund der Sollwertvorgaben des Fahrzeugleitgerätes für Drehmoment- (Fahrt-) Richtung und Drehmoment- (Zugkraft-) Sollwert folgende Funktionen:
Bei Gleichstrombetrieb fällt dem Antriebsleitgerät im Rahmen der Überwachung der Zwischenkreisspannung die zusätzliche Aufgabe zu, den Bremssteller zum Übergang vom Netz- auf den Widerstandsbremsbetrieb zu beeinflussen, wenn das Fahrleitungsnetz keine Bremsenergie aufnehmen kann. Die direkte Selbstregelung des Antriebsstromrichters setzt im Antriebsleitgerät schnelle Rechner voraus, die anhand einer Modellbildung des Asynchronmotors bei bekannter Rotordrehzahl und Statorwicklungstemperatur jederzeit Magnetfluss und Drehmoment zu ermitteln erlauben. Die Zugleitebene bei den elektrischen Triebwagen umfasst ein konventionelles Vielfachsteuerungssystem, basierend auf der Übertragung elektrischer Steuer- und Melde-Signale auf einzeln belegten Vielfachsteueradern der 59-poligen Steuerstromkupplung, bei den dieselelektrischen Triebswagen dagegen eine Multiplexübertragung mittels Zugbus-Verbindungen ("Wire Train Bus" WTB). Da in den Führerräumen auf Anzeige-Displays mit Diagnose-Bedientastatur verzichtet wird, vermitteln Meldeleuchten im besetzten Führerraum Zustands- und Störungsmeldungen. Für die Übermittlung der Fahrschalter-Sollwerte auf die einzelnen Fahrzeugleitgeräte übt der besetzte Führerraum eine "Masterfunktion" aus. Diagnoserechner für die Speicherung nichtflüchtiger Daten stehen nur bei den Einphasenwechselstrom-Triebwagen für Störungslokalisierung und Wartung zur Verfügung. In der Fahrzeugleitebene findet keine automatische Beeinflussung der druckluftbetätigten Radsatzscheiben- und Putzklotz-Bremsen statt. Diese sind unabhängig vom Fahrschalter durch Führerbremsventile zu betätigen. Denn als normale Betriebsbremse ist die verschleissfreie Motorbremse (elektrodynamische Bremse) in der Lage, den voll beladenen Doppelgelenktriebwagen mit einer Verzögerung von 1 m/s2 bis zum Stillstand abzubremsen. Nur bei hohen Bremskräften und/oder Tendenz zum Gleiten der Triebradsätze leitet das Fahrzeugleitgerät zusätzlich eine pneumatische Bremsung der Laufradsätze ein. Durch Ausnützung des Steuerdruckes der Luftfederung des Laufdrehgestelles im Bremssteuerventil lässt sich eine lastabhängige Abbremsung erreichen, die sich über das Fahrzeugleitgerät auch auf die Motorbremse auswirkt. Bei den Meterspur-Triebwagen wird die direktwirkende Druckluftbremse über ein siebenstufiges Sicherheits-Bremsventil elektropneumatisch gesteuert. Dazu betätigt der Triebwagenfahrer einen auf dem Führerpult angeordneten Führerbremsschalter. Die nach dem Ruhestromprinzip in einer Binärschaltung wirkende Bremssteuerung benötigt für die Vielfachsteuerung lediglich drei Adern in der Steuerkupplung und leitet bei Zugstrennung eine Schnellbremsung ein. Das Bremsventil steuert ausserdem eine Anhängerbremsventil, um ausnahmsweise mitgeführte Beiwagen mit indirektwirkender Druckluftbremse rein pneumatisch über die Hauptleitung zu steuern (nur BTI, da bei MOB Saugluftbremse vorherrschend). Dieselbe Hauptleitung beeinflusst die direktwirkende Triebwagenbremse rein pneumatisch über das aktivierte Schleppfahrt-Steuerventil oder bei Betätigung des Nothahns im Führerraum. Wegen der geforderten Freizügigkeit in der Zugsbildung besitzen die Normalspur-Triebwagen das nach UIC-Vorschriften genormte indirektwirkende Druckluftbremssystem OKE mit rein pneumatisch arbeitendem Führerbremsventil Typ FV 3. Bei einem Hauptleitungsdruck von weniger als 3 bar veranlasst ein Druckschalter das Absenken der UIC-Schienenbremsmagnete im einen Laufdrehgestell. Generell wird das elektropneumatische Ventil für die Feststellbremsung mit Hilfe der Bremszylinder-Federspeicher durch den Fahrtrichtungsschalter in der Stellung "0" spannungslos geschaltet. Als Schutz gegen Überbremsungen bestehen folgende Abhängigkeiten:
(Nur bei der erstausgeführten dieselelektrischen Triebwagen Bm 596 der MThB wird für die Laufdrehgestelle die elektropneumatisch gesteuerte Druckluftbremse in Abhängigkeit der Fahrschalterstellung für die Motorbremse und bei niedrigen Geschwindigkeiten beeinflusst, um den Bremskraftabfall der fremderregten Widerstandsbremse zu kompensieren.)
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| Sicherheitseinrichtungen |
Sicherheitseinrichtungen im fahrdienstlichen Sinne nehmen folgenden
Umfang ein:
Sicherheitseinrichtungen für die verkehrlichen Bedürfnisse erstrecken sich auf die Steuerung und Überwachung der pneumatisch betätigten Doppel-Schwenkschiebetüren mit Einklemmschutz bei den Einstiegen nach den einschlägigen behördlichen Vorschriften. Zur elektrischen Fernsteuerung hat der Fahrzeugführer die Möglichkeit, die Türbetätigung durch die Fahrgäste seitenselektiv freizugeben. Die Türen sind in geschlossenem Zustand mechanisch verriegelt, bis sie elektropneumatisch (oder in Notfällen von Hand durch Seilzug) betätigt werden. Der schwierigeren Erfassung des Einstiegbereichs bei Niederflureinstiegen zum Schutz der ein- und aussteigenden Fahrgäste verhilft eine neuartiger Lichtvorhang mit einer Kette von IR-Lichtschranken zur notwendigen Freihalteprüfung des Türprofils. |
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© 1999 by Hans Streiff/SEAK, CH-Nussbaumen |
