Titel: Neue Fahrgeschwindigkeitsmesser für Lokomotiven.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 491–493)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318135

Neue Fahrgeschwindigkeitsmesser für Lokomotiven.

In den Kreisen der Eisenbahnfachleute herrscht wohl eine Meinung darüber, dass es immer mehr dringendes Bedürfnis wird, dem Lokomotivführer einen sicher wirkenden und genau anzeigenden Geschwindigkeitsmesser zu geben,damit er imstande ist, die jeweilige Fahrgeschwindigkeit zu jeder Minute ebenso mühelos ohne Proben abzulesen, wie den Wasserstand und Dampfdruck im Kessel. Durch grosse Uebung lassen sich kleinere Fahrgeschwindigkeiten genügend |492| genau abschätzen oder mit der Uhr in der Hand nach Massgabe der Fahrzeit zwischen zwei Kilometersteinen sicher genug bestimmen; bei grösseren Fahrgeschwindigkeiten versagen beide Arten der Schätzung und Feststellung ganz aus leicht ersichtlichen Gründen; die nachfolgende Tabelle zeigt den Einfluss der Fahrgeschwindigkeit auf die sekundliche Fahrzeit für 200 m.

Für eine
Fahrgeschwindigkeit
von km/Std.
beträgt
die Fahrzeit in Sek.
auf 200 m
30 24
40 18
45 16
50 14,4
60 12,0
70 10,0
75 9,6
80 9,0
90 8,0
100 7,2
110 6,5
120 6,0

Die durchgängige Einführung von Geschwindigkeitsmessern erscheint umsomehr geboten, als die Fahrgeschwindigkeit an besonderen Stellen der Strecke – Gefälle, Brücken, Einfahrten in Kopfstationen – durch Ueberwachungsanlagen bekannter Bauart aufgezeichnet wird, um die Ueberschreitung der festgesetzten Grösstgeschwindigkeiten feststellen zu können, und es daher nur billig ist, dem Lokomitivführer ein Mittel in die Hand zu geben, diese mit Sicherheit erkennen zu können.

Textabbildung Bd. 318, S. 492

Dies Bestreben, die Fahrgeschwindigkeit zu messen, ist zusammen mit der Entwicklung des Eisenbahnwesens gross geworden. Zahlreiche Bauarten von Fahrgeschwindigkeitsmessern sind entstanden, die, so verschieden der Grundgedanke ihrer Wirkungsweise sein mag, man als mechanische Geschwindigkeitsmesser bezeichnen kann.

Nachdem nun in den letzten Jahren Versuche mit elektrischer Zugbeleuchtung angestellt worden sind, zu welchem Zweck einige Lokomotiven mit Dampfdynamos ausgerüstet wurden, lag der Gedanke nahe, die Frage der Geschwindigkeitsmesser auf elektrischem Wege zu lösen.

Die Anregung ging von Regierungs- und Baurat Wittfeld aus und führte zu folgenden zwei Bauarten, die als wesentlicher Fortschritt zu bezeichnen sind.

Die erste Bauart stellt sich als ein nach dem Induktortypus gebauter Wechselstromerzeuger in Verbindung mit einem aperiodischen Spannungsmesser dar.

Der Rotor trägt keine Wicklung, sondern besteht lediglich aus weichem, geblättertem Eisen. Der Stator ist ein Feldmagnet mit 12 Polansätzen; 6 tragen die durch Gleichstrom gespeiste Erregerwicklung, 6 die Wicklungen für den zu erzeugenden Wechselstrom. Beide Wicklungen sind je in Reihe geschaltet; die Gleichstromwicklungen sind so verbunden, dass abwechselnd ein positiver und negativer Pol entsteht. Die Feldmagnete werden durch Batteriestrom erregt; an die Wechselstrom Wicklung ist das auf dem Führerstand angebrachte Messinstrument angeschlossen. Bei Bewegung des Rotors tritt eine Aenderung der Feldstärke einund mit ihr ändert sich die Spannung des erzeugten Wechselstroms. Werden z.B. zwei nebeneinander liegende Polansätze durch den Rotor vollständig überbrückt, so erreicht die Feldstärke ihren Grösstwert, der bei Weiterdrehung des Rotors bis Null abnimmt, um mit geänderter Richtung wieder bis zum Grösstwert anzuwachsen. Je grösser die Umdrehungszahl, um so schneller die Aenderung der Feldstärke, und um so grösser die Spannung im Wechselstromkreis. Der Apparat selbst ist im unteren Teil einer Tenderachsbuchse staub- und wasserdicht angebracht. Der Rotor ist durch Kreuzkupplung mit der Tenderachse verbunden. Es sind keinerlei Schleifringe vorhanden. Der Spannungsmesser ist ein Voltmeter nach Ferraris, dessen Skala empirisch in km/Std. geaicht ist. Um stets eine konstante Spannung des Erregerstromes zu haben, ist ein Stromregler in den Gleichstromkreis eingebaut. Das Messinstrument ist durch eine eigentümliche Schaltung von Temperaturschwankungen ganz unabhängig. Die Abnutzung der Radreifen und die dadurch bedingte Regelfähigkeit des Geschwindigkeitsmessers wird berücksichtigt durch Regelung der Feldmagneterregung mit Hilfe eines dreistufigen Widerstandes. Dieser Apparat ist von Siemens & Halske gebaut worden.

Textabbildung Bd. 318, S. 492

Der zweite elektrische Geschwindigkeitsmesser, von Dettmar konstruiert, ist erheblich einfacher, als der eben beschriebene und vermeidet alle die Nachteile, die sich bei jenem im Betriebe herausgestellt haben. Er beruht auf folgender Eigenschaft der Drosselspulen: Durchfliegst Wechselstrom verschiedener Periodenzahl eine Drosselspule, so nimmt seine Stärke mit wachsender Periodenzahl ab. Dieselbe Erscheinung tritt auch bei pulsierendem Gleichstrom auf. Wird nun der Körper, dessen Umdrehungsgeschwindigkeit gemessen werden sott, mit einem Apparat verbunden, der einen vorhandenen Gleichstrom zeitweise auf die Drosselspule schaltet, und wieder unterbricht; so wird der die Drosselspule durchfliessende Gleichstrom mit wachsender Winkelgeschwindigkeit des Körpers abnehmen. Der Stromverbrauch ist also das Mass für die Umdrehungszahl des Körpers. Ein Apparat, nach diesem Prinzip gebaut, wäre jedoch praktisch noch nicht brauchbar, weil mit wachsender Umdrehungszahl die Stromstärke sinkt, womit auch die Genauigkeit kleiner wird, während es gerade darauf ankommt, die höheren Geschwindigkeiten sicher feststellen zu können.

Aus diesem Grunde führt man folgende Schaltung aus (Fig. 1). Der pulsierende Gleichstrom wird in die Primärwicklung eines kleinen Transformators geleitet, in dessen Sekundärwicklung eine annähernd gleichbleibende Spannung induziert wird, weil der Strom in der Primärwicklung mit der Anzahl der Einschaltungen des Apparates zunimmt. Praktisch verwendbar wird aber diese Schaltung erst dadurch, dass vor die Primärwicklung ein Widerstand geschaltet wird, wodurch sich der Stromverbrauch in ihr in geringem Masse ändert, |493| wogegen die Spannung in der Sekundärwicklung aber mit zunehmender Umdrehungszahl des Unterbrechers stark zunehmen wird. Gleichzeitig wird der vorgeschaltete Widerstand dazu benützt, die Skala des Geschwindigkeitsmessers, der in den sekundären Stromlauf eingeschaltet ist, zu beeinflussen. Die auftretende Stromstärke beträgt 0,1 bis 0,2 Ampère, kann also zu Zerstörungen an dem Unterbrecher kaum führen. Um jedoch ein Funken an den Unterbrechungsstellen gänzlich zu verhindern, ist parallel zur Unterbrechungsstelle ein Widerstand geschaltet, der auf den Transformator aufgewickelt ist; dadurch wird der Ausschlag des Geschwindigkeitsmessers zudem noch erhöht.

Nun ist noch der Einfluss von Spannungsänderungen der Gleichstromquelle zu beseitigen, da mit diesen sich auch die Angaben des Messinstrumentes ändern. Hierzu bedient man sich der sogenannten kompensierten Schaltung, die auf der Verwendung von Leitern mit verschiedenen Temperaturkoeffizienten beruht. Es gelingt, die Spannungsschwankungen ganz zu beseitigen.

Auch von Temperaturschwankungen ist der Geschwindigkeitsmesser fast gänzlich unabhängig, da die sämtlichen Widerstände nur von Wechselstrom durchflössen werden, bei dem die Aenderung des Ohmschen Widerstandes ganz zuvernachlässigen ist. So ist durch Versuche festgestellt, dass bei Temperaturschwankungen von ± 35° C. nur ± 0,2 v. H. Schwankungen in den Angaben des Instruments eintreten.

Die bisherigen Versuche mit diesem Geschwindigkeitsmesser haben befriedigende Ergebnisse gehabt. Die konstruktive Durchführung lässt an Einfachheit nichts zu wünschen übrig. Fig. 2 zeigt den Unterbrecher im Schnitt, während Fig. 3 die Anordnung desselben in der Achsbuchse zeigt. Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung aller Teile: Auf dem Tender sind untergebracht ein Ausschalter A, die Batterie B, eine Anschlussdose D, der Steckkontakt S und der Unterbrecher in der vorderen rechten Achsbuchse. Auf der Lokomotive sind Messinstrument M und Transformator T angeordnet. Die zugehörigen Leitungen sind ebenfalls ersichtlich. Der Messbereich erstreckt sich von 20 km bis 120 km in der Stunde Fahrgeschwindigkeit mit grösster Genauigkeit.

Textabbildung Bd. 318, S. 493
Textabbildung Bd. 318, S. 493

Dieser Geschwindigkeitsmesser hat ein grosses Anwendungsgebiet, da er sich in gleicher Weise nicht nur zur Ueberwachung der Fahrgeschwindigkeit von Fahrzeugen, sondern auch zur Anzeige der Geschwindigkeit von ortfesten Maschinen aller Art eignet. Namentlich für elektrische Bahnen wird er Bedeutung gewinnen, da hier ohne weiteres der Oberleitungsstrom zur Messung benutzt werden kann.

Die Anschaffungskosten des elektrischen Geschwindigkeitsmessers betragen etwa nur ein Drittel von denen des mechanischen, sodass er auch wirtschaftlich diesem überlegen ist.

Hs. Ms.

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