<Desc/Clms Page number 1>
Elastische Kettenfahrleitung für elektrische Bahnen mit hohen Geschwindigkeiten.
Für Vollbahnen werden heute ausschliesslich Fahrleitungen mit Vielfachaufhängung des Fahrdrahtes, sogenannte Kettenfahrleitungen verwendet, um besonders einer der Hauptforderungen für den
EMI1.1
Genüge leisten zu können. Man erreicht damit, dass selbst bei den heute üblichen hohen Fahrgeschwindigkeiten noch eine gleichmässige Stromzufuhr durch den Stromabnehmer gewährleistet ist.
Die Fahrdrahtaufhängung selbst kann nun bei Kettenfahrleitungen auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Bekanntlich kann der Fahrdraht beispielsweise in Gleiskrümmungen ohne Verwendung einer starren seitlichen Festlegung dadurch in seiner Arbeitslage über dem Gleis gehalten werden, dass der Kurvenzug von dem nahezu waagrecht herausgezogenen Tragseil aufgenommen wird. Man spricht dann von windschiefer Aufhängung des Fahrdrahtes. Um beim Weggleiten des Stromabnehmers unter dem Stützpunkt und dem dadurch bedingten Anheben der Fahrleitung ein Hängenbleiben des Stromabnehmers am Hängedraht zu verhindern, werden an Stelle von Hängedrähten zwischen Tragseil und Fahrdraht Streben verwendet ; diese erhöhen gleichzeitig die Windsteifigkeit der Fahrleitung, vermindern aber, wenn auch nicht viel, durch ihre Masse die Elastizität der Fahrleitung in den Stützpunkten.
Immerhin kann man sagen, dass durch diese Ausführung in bezug auf Elastizität und Windsteifigkeit eine recht brauchbare Fahrleitung geschaffen ist.
Anders liegen die Verhältnisse für die gerade Strecke. Bei den meist gebräuchlichen Ausführungen wird der Fahrdraht an jedem Aufhängepunkt durch Stützstreben seitlich festgelegt, welche einerseits die durch den Winddruck und etwa in Frage kommenden Kurvenzug erzeugten Seitenkräfte aufnehmen und anderseits gleichzeitig dazu dienen, den Fahrdraht im Zickzack zu führen, um eine gleichmässige Abnutzung des Stromabnehmerschleifstückes zu gewährleisten. Diese seitliche Festlegung wird sowohl bei Auslegermasten als auch bei Querseilaufhängung angewandt, hat aber einen grossen Nachteil, wie aus folgender Überlegung hervorgeht.
Gewöhnlich wird die Kette so einreguliert, dass der Fahrdraht bei einer Normaltemperatur möglichst genau horizontal liegt. Treten nun Temperaturänderungen ein, so verliert er, besonders dann, wenn Tragseil und Fahrdraht nicht nachgespannt werden, seine horizontale Lage, u. zw. werden Temperaturerhöhungen durch die Wärmeausdehnung einen Durchhang des Fahrdrahtes zur Folge haben, welcher in der Mitte des Spannfeldes am grössten ist und nach den Stützpunkten zu abnimmt. Umgekehrt bewirken Temperaturerniedrigungen durch die Durchhangsverkleinerung des Tragseils ein Anheben des Fahrdrahtes. Dabei wird dieser in der Mitte des Spannfeldes am stärksten, an den Stützpunkten zu immer weniger angehoben werden.
In beiden Fällen wird der Fahrdraht die Form einer Parabel annehmen, wobei im ersten Fall der Scheitelpunkt der Parabel tiefer, im zweiten Fall höher als die Normalhorizontale liegt. Infolge des parabelförmigen Verlaufes des Fahrdrahtes werden in den Stützpunkten, wo zwei Spannweiten zusammenstossen, an den Aufhängepunkten des Fahrdrahtes von der Seite gesehen Knickstellen entstehen. Diese stören den glatten Verlauf der Fahrleitung und bilden besonders bei höheren Geschwindig- keiten ein grosses Hindernis.
Kommt nämlich der Stromabnehmer in die Nähe des Fahrdrahtstützpunktes, so wirkt bei Temperaturerniedrigung dem Anpressungsdruck, welcher für eine zuverlässige, gleichmässige Stromzufuhr
<Desc/Clms Page number 2>
von Fahrdraht zu Stromabnehmer erforderlich ist, nicht allein das Gewicht des Fahrdrahtes, sondern auch das des seitlichen Festlegungsrohres und Isolators entgegen. Diesen Widerstand vermag der Stromabnehmer, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, nicht ohne Stoss zu überwinden.
Mit andern Worten : der Fahrdraht wird durch den Stromabnehmer nur wenig angehoben und beim Überfahren des Stützpunktes, an welchem die Knickstelle des Fahrdrahtes nach unten gerichtet ist, können infolgedessen erhebliche Stösse gegen Stromabnehmer und Fahrdraht auftreten, die unter Umständen ein kurzzeitiges Abspringen des Stromabnehmers vom Fahrdraht bewirken. Dadurch tritt aber eine vorübergehende
EMI2.1
Fabrdrahtstützpunktes, so hebt er den Fahrdraht an und folgt diesem, bis er im Stützpunkt an der Knickstelle seine höchste Lage erreicht hat. An dieser Stelle muss er nun schlagartig in die leicht nach unten geneigte Richtung des Fahrdrahtes umgelenkt werden. Die Folge davon sind daher ebenfalls harte Schläge gegen Stromabnehmer und Fahrdraht, deren nachteilige Wirkung bereits erwähnt wurde.
Um diesen Nachteil zu beheben, ist bereits vorgeschlagen worden, die Durchhangsverhältnisse der Kettenfahrleitung dadurch zu verbessern, dass man zwischen Tragseilabschnitte, die sich in zwei Nachbarfeldern befinden, ein Beiseil legte und den Fahrdraht innerhalb dieser Abschnitte mittels Hängedrähten an diesem aufhängte. Wenn man auch auf diese Weise die Knickstellen an den Aufhängepunkten des Fahrdrahtes beseitigen kann, so ist man doch noch auf die seitlichen Festlegungsrohre angewiesen, die nach dem Gesagten als starre Punkte der Fahrleitung zu betrachten sind und infolgedessen zu
Störungen in der Stromzufuhr Anlass geben können.
Ferner ist es bekannt, bei einer windschiefen, aus Tragseil und Fahrdraht bestehenden Kettenfahrleitung auf die starre seitliche Festlegung des Fahrdrahtes ganz zu verzichten und letztere nur mittels Hängedrähten am Tragseil aufzuhängen. Mit dem dadurch erzielten Vorteil des Fortfalles der starren Punkte in der Fahrleitung ergibt sich aber gleichzeitig als Nachteil die Verschlechterung der Windsteifigkeit des Systems. Um diese zu verbessern, ist es nötig, die Spannweiten zu verkürzen, wodurch jedoch die Anlagekosten ganz erheblich steigen. Auch dieser Weg hat also nicht zu einer befriedigenden Lösung geführt.
Gemäss der Erfindung wird nun die Windsteifigkeit und Elastizität einer Kettenfahrleitung ohne Stützstreben zur seitlichen Festlegung dadurch erhöht, dass der Fahrdraht mittels eines besonderen Beiseiles verspannt wird, das aber nicht, wie in dem obengenannten Fall, in der Fläche zwischen Tragseil und Fahrdraht angeordnet ist, sondern ausserhalb dieser Fläche liegt. Die seitliche Festlegung des Fahrdrahtes erfolgt dann lediglich durch Hängedrähte, die zwischen Tragseil bzw. Beiseil und Fahrdraht angeordnet sind. Dadurch, dass das Beiseil tiefer als das Tragseil am Stützpunkt aufgehängt wird, lässt sich erreichen, dass die Hängedrähte des Beiseiles eine geringere Neigung gegenüber der Horizontalen als die des Tragseils haben.
Die Verspannung des Fahrdrahtes wird dann in der Hauptsache vom Beiseil übernommen, wobei es den Fahrdraht nur zum kleinen Teil mitträgt. Der Fahrdraht selbst wird zweckmässig nicht am Stützpunkt selbst, sondern in bestimmtem Abstand von diesem aufgehängt. Gegenüber den bekannten Fahrleitungen zeichnet sich diese neue Fahrleitung durch ihre grosse Elastizität aus.
Trag-und Beiseil werden zweckmässig so aufgehängt, dass jeweils am einen Mast das Beiseil diesseits und das Tragseil jenseits, am nächsten Mast dagegen das Beiseil jenseits und das Tragseil diesseits der Gleismittelebene aufgehängt ist, während der Fahrdraht am einen Mast diesseits und am nächsten Mast jenseits der Gleismittelebene liegt. Durch diese Anordnung wird neben dem Vorteil der elastischen Aufhängung gleichzeitig eine sehr hohe Windsteifigkeit erzielt, die dadurch noch verbessert werden kann, dass man die dem Stützpunkt zunächst gelegenen-in Richtung von Stützpunkt zu Stützpunkt gesehenbeiden Hängedrähte von Trag-und Beiseil nicht beide an derselben Stelle des Fahrdrahtes befestigt, sondern in einiger Entfernung voneinander, wodurch ein Schlaffwerden der Hängedrähte verhindert wird.
Ein weiterer Vorteil der neuen Anordnung ist der, dass sich Temperaturerscheinungen im Gegensatz zu bekannten Fahrleitungen nur wenig auf die Höhenschwankungen des Fahrdrahtes auswirken, da der in gewissen Grenzen sich ändernde Zickzack des Fahrdrahtes ausgleichend auf die Unterschiede in der Höhenlage des Fahrdrahtes in der Nähe des Stützpunktes gegenüber der Mitte des Spannfeldes wirkt.
An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele ist die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Feld der neuen Kettenfahrleitung von der Seite her gesehen, während Fig. 2 dasselbe Feld im Grundriss zeigt. Darin ist der Fahrdraht mit a, das Tragseil mit b und das Beiseil mit c bezeichnet, welches in gestrichelter Linie dargestellt ist. Durch den dem Stützpunkt 7c zunächst gelegenen Hängedraht d, der am Beiseil c befestigt ist, wird der Fahrdraht a etwas von der Gleismitte weggezogen, während der am Tragseil b befestigte, zwischen Mast und Verankerungspunkt y liegende Hängedraht e den Fahrdraht etwas nach der Gleismitte hinzieht. Je nach der Wahl der Längen der Hängedrähte sowie deren Anzahl lässt sich, in der Draufsicht gesehen, eine schlanke, der Sinusform ähnliche, stetige Linienführung des Fahrdrahtes erreichen.
In Fig. 2 sind die Maste k auf derselben Seite des Gleises angeordnet, so dass ihre Ausleger durch das Tragseil b abwechselnd auf Zug und Druck, während sie durch das Beiseil c
<Desc/Clms Page number 3>
abwechselnd auf Druck und Zug beansprucht werden, was sich auf die Dimensionierung der Maste äusserst günstig auswirkt. Die Maste können selbstverständlich auch, sofern dies nötig sein sollte, auf verschiedenen Seiten des Gleises angeordnet werden, wobei sich an dem eben erwähnten Vorteil nichts ändert.
Das Beiseil c reicht gemäss der Zeichnung auf beiden Seiten jedes Stützpunktes nur über einen Teil des Spannfeldes. Es kann aber auch ununterbrochen vom einen zum andern Stützpunkt durchgeführt und im mittleren Teil des Spannfeldes mit dem Tragseil b verbunden werden. Ferner können auch an Stelle von biegsamen Hängedrähten starre Streben verwendet werden.
In Fig. 3 zeigt die stark ausgezogene Linie g, wie etwa der Fahrdraht bei Seitenwind abgetrieben wird. Man sieht, dass er selbst in dieser Lage auf ein verhältnismässig grosses Stück annähernd parallel zur Gleismittelebene verläuft und dass der Windabtrieb entlang diesem Stück am grössten ist. Dadurch aber, dass die Hängedrähte zwischen Fahrdraht und Tragseil in diesem Teil sehr kurz sind, wird ein zu starkes Ausweichen des Fahrdrahtes durch auftretenden Seitenwind verhindert. Die Linien h-h bzw. i-i geben an, wie weit im ungünstigsten Fall der Fahrdraht von der Gleismitte entfernt ist.
Die Fig. 4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Auslegermasten m für die neue Fahrleitung, womit nicht gesagt sein soll, dass die Ausleger nicht auch anders ausgeführt werden könnten.
In Fig. 6 ist ein Querfeld mit Querseil in Kettenlinienaufhängung dargestellt, wobei das Beiseil c am unteren Richtseil n, das Tragseil b am oberen Richtseil o aufgehängt ist.
Das Prinzip der Erfindung lässt sich auch in Gleiskrümmungen anwenden. Hiebei ist es besonders vorteilhaft, wenn in der Nähe der Stützpunkte des Kettenwerks der Kurvenzug des Fahrdrahtes lediglich vom Beiseil aufgenommen wird, während das Tragseil an dieser Stelle fast ausschliesslich das senkrechte
Gewicht aufnimmt. Durch eine derartige Anordnung wird das Temperaturverhalten der Kette sehr gut, da sich bei Temperaturerhöhung die ganze Fahrleitung an allen Punkten senkt und sich bei Temperaturrückgang an allen Punkten hebt. Der Bügel beschleift also innerhalb der üblichen Temperaturgrenzen einen nahezuhorizontalen Fahrdraht. Für hohe Fahrgeschwindigkeit ist diese Erscheinung von grundlegen- der Bedeutung.
Die Fig. 7 bis 10 beziehen sich auf derartige Ausführungsformen der Erfindung in Gleiskrümmungen, u. zw. zeigt Fig. 7 ein Längsspannfeld der neuen Fahrleitung von der Seite gesehen, während Fig. 8 den
Grundriss darstellt. Fig. 9 veranschaulicht Auslegermaste für eine zweigleisige Anlage, Fig. 10 ein Querspannfeld über drei Gleise.
Der Fahrdraht a ist gemäss Fig. 7 und 8 an einem über oder unmittelbar am Mast g gelagerten Tragseil b mittels der Hängedrähte oder-seile e befestigt. Ein Beiseil c reicht auf beiden Seiten des Mastes über einen Teil des Spannfeldes bis zu den Verankerungspunktenf mit dem Tragseil. Am Mast wird das Beiseil durch einen kurzen Ausleger k oder ein Seil festgelegt. Hängedrähte d zwischen Beiseil und Fahrdraht bewirken die Seitenlage des Fahrdrahtes in der Nähe des Stützpunktes. Es ändert sich an der Erfindung nichts, wenn das Beiseil nicht, wie dargestellt, aus einzelnen Stücken besteht, sondern auf die ganze Länge des Tragseiles ununterbrochen an diesem entlanggeführt wird und zwischen den Verankerungspunkten f mit ihm verbunden und zum Tragen des Fahrdrahtes herangezogen wird.
Ebenso kann zur Verringerung des Mastabstandes von der Gleisachse das Tragseil hinter dem Mast gelagert werden.
Fig. 9 zeigt Auslegerstützpunkte für eine zweigleisige Bahnstrecke. Dabei ist bei dem kurvenaussenseitig stehenden Mast g das Tragseil b an einem kurzen Ausleger l befestigt, während das Beiseil c durch ein Zugorgan m in seiner Lage gegenüber dem Fahrdraht a gehalten wird.
Der kurvenseitige Stützpunkt unterscheidet sich von der beschriebenen Ausführung dadurch, dass das Tragseil und das Beiseil durch besonders ausgebildete Bauteile über die Gleismitte hinaus in ihrer Arbeitslage gehalten werden müssen, um auf den Fahrdraht Zugkräfte entgegen dem Kurvenzug aus- üben zu können.
Beim kurvenseitigen Stützpunkt ist es erforderlich, dass das Beiseil c durch einen besonderen Bauteil n und das Tragseil b durch einen langen Ausleger o über die Gleismitte hinaus in ihrer Arbeitslage gehalten werden müssen, um auf den Fahrdraht Zugkräfte entgegen dem Kurvenzug ausüben zu können.
Das Querspannfeld in Fig. 10 zeigt eine bekannte Anordnung mit oberem geerdetem Richtseil h
EMI3.1
ordnet, während die Beiseile c am unteren Richtseil i befestigt sind. Die Arbeitslage des Fahrdrahtes a wird jeweils durch eine genügend grosse Verschiebung des Tragseiles b und des Beiseiles c aus der Gleismittelebene erreicht.
Bei den in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsarten liegt Tragseil und Beiseil auf der dem Kurvenzug entgegengesetzten Seite des Fahrdrahtes. Diese Lage ist bedingt bei Kurven mit kleinem Halbmesser, also bei verhältnismässig grossen Kurvenzügen, wobei auch das Tragseil noch einen bestimmten Teil des Fahrdrahtkurvenzuges aufzunehmen hat. Bei Kurven mit grossem Krümmungshalbmesser dagegen muss das Tragseil seine Lage in bezug auf den Fahrdraht entsprechend ändern, der Tragseilstützpunkt muss, in der Draufsicht gesehen, gegen den Fahrdraht zu verlagert werden. Das Tragseil kommt dann etwa im mittleren Drittel der Spannweite senkrecht über den Fahrdraht zu liegen und nimmt ausschliesslich die Gewichtsbelastung auf.
Bei genügend grossen Halbmessern kann der Stützpunkt über den Fahrdraht zu liegen kommen, ja sogar bei fast geraden Strecken auf die andere Seite des Fahrdrahtes fallen.
<Desc/Clms Page number 4>
Die Erfindung beschränkt sich naturgemäss nicht auf die beschriebenen Ausführungsarten, insbesondere können die Form und Anordnung der Ausleger sowie die Systembreite, d. i. der horizontale Abstand zwischen Fahrdraht und Tragseil bzw. Beiseil, und die Systemhöhe, d. i. der senkrechte Abstand zwischen Fahrdraht und Tragseil bzw. Beiseil, den jeweiligen Verhältnissen entsprechend geändert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kettenfahrleitung ohne Stützstreben, bei welcher der Fahrdraht ausser am Tragseil noch an einem besonderen, mit dem Tragseil zu beiden Seiten des Stützpunktes unmittelbar verbundenen Beiseil verspannt ist, für elektrische Bahnen mit hohen Geschwindigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Vergrösserung der Windsteifigkeit und Elastizität und zur Erzielung der Seitenlage des Fahrdrahtes die Ebene des Beiseiles mit dem Fahrdraht eine geringere Neigung gegen die Horizontale bildet als die Ebene zwischen Tragseil und Fahrdraht, u. zw. dadurch, dass die Stützpunkte des Beiseiles niedriger liegen als diejenigen des Tragseiles.