CH712610A2 - Fahrleitung und Stromabnehmer für nicht schienengebundene Elektrofahrzeuge. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrleitung für nicht schienengebundene Elektrofahrzeuge, worin die Fahrleitung als Leiterpaar von zueinander horizontal gegenüber montierten Fahrdrähten ausgeführt ist, die einen für den Innenabgriff der Spannung geeigneten Kontaktspalt bilden, und worin der Stromabnehmer zur Verwendung im Kontaktspalt der Fahrleitung eine sich nach oben verjüngende Gestalt hat und aus einem Isolierkörper (6) besteht, der zwei mit Abführungskabeln (8, 8´) versehene Kohle- oder Graphit-Schuhe (7, 7´) trägt, zum Kontakt mit den Fahrdrähten, wobei die Spitze des Stromabnehmers die Fahrdrähte überragt. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Stromabnehmer, die Herstellung einer Fahrleitung und/oder eines Stromabnehmers sowie die Verwendung einer Fahrleitung und/oder eines Stromabnehmers.

Description

Beschreibung Stand der Technik [0001] Nicht schienengebundene Elektrofahrzeuge, wie z.B. Trolleybusse, benötigen eine zweidrähtige Oberleitung (Fahrleitung) in einer Höhe zwischen 4.7 und 6.5 m vom Boden, und zwei getrennte schleifende oder rollende Stromabnehmer. Die beiden parallelen Fahrleitungsdrähte sind normalerweise etwa 60 cm voneinander entfernt und 80 mm2 bis 120 mm2 stark; die Spannung in der Fahrleitung ist gewöhnlich 600 Volt Gleichspannung; neuere Systeme haben zum Teil auch eine höhere Spannung und oder Wechselspannung. Die Fahrleitungsdrähte sind aus Kupfer oder Kupferlegierung, für gewöhnlich in der Form von Rillenfahrdrähten, und die Schleifschuhe an den Stromabnehmern sind aus Kohle oder Graphit; diese müssen regelmässig erneuert werden. In einer früheren und stets noch alternativen Form hatten die Stromabnehmer Rollen, die entlang der Drähte liefen, was zum Namen «Trolley» (= Laufkatze) führte.

[0002] Um die Motoren im Multi-Kilowatt-Bereich mit Strom zu versorgen, fliessen in den Stromabnehmern Ströme im Deka-Ampere-Bereich. Die Fahrleitung muss deshalb straff gespannt und alle 20 bis 25 m aufgehängt sein, und die Stromabnehmer müssen über Stangen mit hoher Kraft gegen die Fahrleitungsdrähte gepresst werden. Ein derartiges Elektrofahrzeug ist nicht für hohe Geschwindigkeiten geeignet, da die Wahrscheinlichkeit einer «Entdrahtung» der Stromabnehmer mit steigender Geschwindigkeit zunimmt. Die Verdrahtung und der Unterhalt eines Trolley-Oberleitungsnetzes mit Kreuzungen und Verzweigungen sind zudem verhältnismässig aufwändig. (Siehe dazu: Die Trolleybus-Fahrleitung, AG Kummler& Matter, Schweizerische Bauzeitung, 111/118(1941), S. 28-30).

[0003] Andererseits ist das Elektrofahrzeug mit Oberleitung ein geräusch- und immissionsarmes sowie auch energieeffizientes, kurz ein ökologisches Fahrzeug, das gegenwärtig wieder im Aufschwung ist und auch noch eine schöne Zukunft hätte im Überland-Transport von Personen und Gütern, falls die Probleme mit der gegenwärtigen, nicht hochgeschwindigkeitstauglichen Fahrleitungstechnologie gelöst werden können. Wünschenswert wäre eine Fahrleitung, die 1) einfacher ist in Verdrahtung und Unterhalt, und bei der 2) die Stromabnehmer auch bei hoher Geschwindigkeit nicht «entdrahten».

Die vorliegende Erfindung [0004] Gemäss der vorliegenden Erfindung, und mit Bezug auf Fig. 1, ist die Fahrleitung für nicht schienengebundene Elektrofahrzeuge als Leiterpaar mit Innenabgriff (Kontaktspalt) ausgeführt. Zwei herkömmliche Rillenfahrdrähte (1,1') aus Kupfer sind mittels isolierender Fahrdraht-Klammern (2, 3, 2',3') zueinander gegenüber derart montiert, dass sie ein horizontales Leiterpaar bilden, das für den Innenabgriff der Spannung geeignet ist. Die isolierenden Fahrdraht-Klammern (2,3, 2', 3') sind vorzugsweise aus Keramik, z.B. Zirkondioxid-Keramik gefertigt, und sind mittels Befestigungsschrauben (4,4') an einem Haltebügel (5) montiert, der für den richtigen Abstand zwischen den Rillenfahrdrähten sorgt; die Befestigungsschrauben (4, 4') dienen gleichzeitig zum Einklemmen des Rillenfahrdrahts. Der Haltebügel (5) ist seinerseits mittels einer Aufhängevorrichtung (10) an einer Tragvorrichtung aufgehängt, der die Fahrleitung trägt. Um die Konstanz des Abstands zwischen den Rillenfahrdrähten zu gewährleisten, muss eine genügende Anzahl dieser Befestigungsvorrichtungen (2, 3, 4, 2', 3', 4', 5) pro Längeneinheit der Fahrleitung vorgesehen sein.

[0005] Die Tragvorrichtung kann ein einfaches Tragseil sein, das in regelmässigen Abständen an Masten aufgehängt ist; vorzugsweise aber ist die Tragvorrichtung ein doppeltes Tragseil mit einem kettenlinienförmigen Oberseil und einem geraden Unterseil, wie dies gewöhnlich bei Eisenbahnfahrleitungen (Kettenwerk) zur Anwendung kommt. Ein doppeltes Tragseil hat den Vorteil einer besseren Stabilität im Betrieb, denn die Fahrleitung ist damit keinen Höhenschwankungen unterworfen.

[0006] Der für Innenabgriff ausgelegte Stromabnehmer (6, 7, 7', 8, 8', 9) hat eine zweiseitig sich nach oben verjüngende Gestalt, z.B. eine Trapezgestalt (Fig. 2). Er besteht aus einem Isolierkörper (6), der auf einen Träger (9) montiert ist. Der Isolierkörper ist bevorzugt aus Keramik, z.B. Zirkondioxid-Keramik gefertigt, und trägt beidseitig je einen Kohle- oder Graphit-Schuh (7, 7') welcher den Gleitkontakt zu den Rillenfahrdrähten herstellt. An die Kohle- oder Graphit-Schuhe (7, 7') angeschlossen sind zwei isolierte Abführungskabel (8,8') die den abgenommenen Strom nach unten zu den Motoren führen.

[0007] Erfindungsgemäss wichtig ist dass die Spitze des Stromabnehmers (i.e. des Isolierkörpers (6)), die beiden Rillenfahrdrähte (1,1 ') höhenmässig überragt; dies stellt sicher dass der Stromabnehmer auch bei höherer Geschwindigkeit und bei Erschütterungen im Kontaktspalt zwischen den Rillenfahrdrähten verbleibt. Ebenfalls wichtig ist der Scheitelwinkel des Isolierkörpers (6); dieser ist so gewählt dass einerseits die seitliche Andruckkraft der Kohle- oder Graphit-Schuhe (7,7') an die Rillenfahrdrähte genügend gross ist, um einen sicheren Kontakt zu gewähren (je kleiner der Scheitelwinkel, desto höher die Andruckkraft), aber andererseits noch genügend gross, dass kein Verkeilen des Stromabnehmers im Kontaktspalt erfolgen kann.

[0008] Die Form des Stromabnehmers (Fig. 2) ist so gestaltet dass dieser einerseits nicht leicht aus dem Kontaktspalt springt, solange die Richtung des Fahrzeugs mit der der Fahrleitung übereinstimmt, aber dass sich dieser andererseits auch nicht im Kontaktspalt verkeilt, sondern daraus nach unten herausgleitet sobald das Fahrzeug von der Richtung der Fahrleitung wegdreht. Zu diesem Zwecke ist seine Länge, in Fahrtrichtung, grösser als seine Breite, senkrecht zur Fahrtrichtung, und der Stromabnehmer ist zudem in beiden Richtungen gegen oben verjüngt und endet oben im blossen Isolierkörper (6). Erfindungsgemäss reichen die Kohle- oder Graphit-Schuhe (7,7') auch nicht bis zum vorderen und hinteren

Claims (10)

1. Ende des Stromabnehmers, sondern dieser letztere, mit den Kohle- oder Graphit-Schuhen (7,7'), ist am vorderen und hinteren Ende, d.h. in Fahrtrichtung, verjüngt und endet vorne und hinten im blossen Isolierkörper (6). Beim Verdrehen des Stromabnehmers kann damit kein Kurzschluss auf der Fahrleitung entstehen, sondern der Stromabnehmer gleitet nach unten aus dem Kontaktspalt der Fahrleitung. [0009] Der Stromabnehmer wird von einer einzigen isolierenden Fahrstange getragen, die vom Fahrzeug aus schräg nach hinten und oben zur Fahrleitung reicht, und durch welche die beiden Abführungskabel nach unten zum Motor laufen. Ausser den isolierten Abführungskabeln selbst steht damit kein Teil der Fahrstange unter elektrischer Spannung, was ein manuelles An- und Abdrahten ermöglicht. Vorteilhaft wird jedoch ebenfalls eine elektronisch kontrollierte automatische An- und Abdrahtungs-Vorrichtung vorgesehen, welche auch in Fahrt die Fahrleitung suchen und den Stromabnehmer darin einrasten kann. [0010] Das Elektrofahrzeug selbst verfügt bevorzugt über elektrische on-board-Pufferkapazität, so dass kurze Versorgungslücken in der der Stromversorgung über den Stromabnehmer keine Folgen auf die Funktion des Fahrzeugs haben. Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug ebenfalls Speicherbatterien, damit es im abgedrahteten Zustand des Stromabnehmers über eine gewisse Autonomie verfügt. Das Elektrofahrzeug kann damit im Lokalverkehr, in Stadt- oder Agglomerationsgebieten, wo keine Fahrleitungen vorhanden sind, im Batteriebetrieb fahren, und auf Überlandstrecken, wo eine Fahrleitung existiert, den Stromabnehmer einrasten und auf Fahrleitungsbetrieb umschalten. [0011] Die als Leiterpaar mit Innenabgriff (Kontaktspalt) ausgebildete Fahrleitung eignet sich auch hervorragend zur Realisierung von Verzweigungen und Kreuzungen mit einem Minimalaufwand an schaltungstechnischem Aufwand. Mit Bezug auf Fig. 3a besteht eine Y-förmige Verzweigung in einer Bedachung, die den Zweck hat, durch Herunterdrücken des Isolierkörpers (6) den Stromabnehmer auf der richtigen Höhe zu halten. Unter der Bedachung weitet sich das (+ -) Leiterpaar auf, und es fügt sich ein (-) Leiter zum (+) Leiter hinzu, und ebenfalls ein (+) Leiter zum (-) Leiter, so dass nach der Verzweigung, hinter der Bedachung, nun zwei (+ -) Leiterpaare in die beiden neuen Richtungen führen. Um einen Kurzschluss zu vermeiden, ist das innere Stück der Y-Verzweigung als Isolierstück ausgeführt. Mit Bezug auf Figur 3b besteht eine Kreuzung aus einem doppelkreuzförmigen Isolierstück, dessen technischer Zweck das Vermeiden von Kurzschluss ist. Legende zu den Zeichnungen [0012] Fig. 1 stellt einen schematischen Querschnitt durch die erfindungsgemässe Fahrleitung und den erfindungsgemäs-sen Stromabnehmer dar. Fig. 2 stellt schematisch den erfindungsgemässen Stromabnehmer in Projektionen dar. Fig. 3 stellt schematisch die Realisierung von Verzweigungen und Kreuzungen mit der erfindungsgemässen Fahrleitung und dem erfindungsgemässen Stromabnehmer dar. [0013] Die Darstellungen in den Zeichnungen sind als schematische Illustrationen zu verstehen, ohne limitierende Wirkung auf Ausführungsformen anderer Geometrie. Die vorliegende Erfindung beansprucht die aus der Beschreibung hervorgehende Funktionalität in ihrer vollen Breite. Patentansprüche

   1. Fahrleitung für nicht schienengebundene Elektrofahrzeuge, dadurch gekennzeichnet dass die Fahrleitung als Leiterpaar von zueinander horizontal gegenüber montierten Fahrdrähten (1, 1 ') ausgeführt ist, die einen für den Innenabgriff der Spannung geeigneten Kontaktspalt bilden.
2. 2. Fahrleitung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Fahrdrähte (1, 1 ') Rillenfahrdrähte sind.
3. 3. Fahrleitung gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Fahrdrähte (1, 1') mittels isolierender Fahrdraht-Klammern (2, 3, 2', 3') gehalten werden.
4. 4. Fahrleitung gemäss Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Fahrdrähte (1, 1') an einem Haltebügel (5) montiert sind, der für den richtigen Abstand zwischen den Fahrdrähten sorgt.
5. 5. Fahrleitung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass der Haltebügel eine Aufhängevorrichtung (10) umfasst, zum Aufhängen der Fahrleitung an einer Tragvorrichtung.
6. 6. Stromabnehmer zur Verwendung im Kontaktspalt einer Fahrleitung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Stromabnehmer eine sich nach oben verjüngende Gestalt hat und aus einem Isolierkörper (6) besteht, der zwei mit Abführungskabeln (8, 8') versehene Kohle- oder Graphit-Schuhe (7, 7') trägt, zum Kontakt mit den Fahrdrähten (1, 1 '), wobei die Spitze des Stromabnehmers die Fahrdrähte überragt.
7. 7. Stromabnehmer gemäss Anspruch 6, worin die Länge des Stromabnehmers, in Fahrtrichtung, grösser ist als seine Breite, senkrecht zur Fahrtrichtung, und worin der Stromabnehmer in beiden Richtungen nach oben verjüngt ist und oben im blossen Isolierkörper (6) endet.
8. 8. Stromabnehmer gemäss einem der Ansprüche 6 oder 7, worin der Stromabnehmer mit den Kohle- oder Graphit-Schuhen (7, 7) ebenfalls nach vorne und nach hinten, d.h. in Fahrtrichtung, verjüngt ist und vorne und hinten im blossen Isolierkörper (6) endet.
9. 9. Herstellung einer Fahrleitung und/oder eines Stromabnehmers gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. 10. Verwendung einer Fahrleitung und/oder eines Stromabnehmers gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Betrieb eines nicht-schienengebundenen Elektrofahrzeugs.