DE10013175C1

DE10013175C1 - Verbindungskabel zur elektrischen Verbindung zweier durch einen Zwischenraum voneinander beabstandeter Vorrichtungen sowie Anwendung eines solchen Verbindungskabels

Info

Publication number: DE10013175C1
Application number: DE2000113175
Authority: DE
Inventors: Markus Sommer
Original assignee: Huber and Suhner AG
Current assignee: Huber and Suhner AG
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2020-03-18
Also published as: WO2001068433A1

Abstract

Ein Verbindungskabel (23) zur elektrischen Verbindung zweier durch einen Zwischenraum (28) voneinander beabstandeter Vorrichtungen, insbesondere zweier hintereinander laufender, aneinander gekoppelter und Wagen (10, 10'), insbesondere eines Eisenbahnzuges, einer U-Bahn, einer Straßenbahn oder dgl., besteht aus einem Kabelmaterial, welches einen vorgegebenen Kabeldurchmesser (D) und einen kabeltypischen Hängeschlaufendurchmesser (D¶HS¶) aufweist. Das Verbindungskabel (23) ist im Zwischenraum (28) beispielsweise hängend angeordnet. DOLLAR A Bei einem solchen Verbindungskabel wird eine sichere Überbrückung auch kleiner Zwischenraumabstände dadurch erreicht, dass in einem mittleren Abschnitt des hängenden Verbindungskabels (23) eine vorgeformte, kreisbogenförmige und formstabile Schlaufe (27) angeordnet ist, deren Radius (r) kleiner ist als die halbe Differenz aus kabeltypischem Hängeschlaufendurchmesser (D¶HS¶) und Kabeldurchmesser (D).

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kabeltechnik. Sie be trifft ein Verbindungskabel zur elektrischen Verbindung zweier durch einen Zwi schenraum voneinander beabstandeter Vorrichtungen gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anwendung eines solchen Verbindungskabels. Ein solches Verbindungskabel ist z. B. aus der DE-A1-28 26 779 bekannt.

STAND DER TECHNIK

Bei Zugskompositionen, wie sie beispielsweise bei modernen S-Bahnen oder U- Bahnen und Strassenbahnen eingesetzt werden, ist eine Mehrzahl von einzelnen Wagen miteinander verkoppelt. Die Wagen sind dabei entweder durch ein ge meinsames Drehgestell (Jakobs-Drehgestell) oder durch eine mechanischen Kupplung miteinander verbunden, um die Zugkräfte einer oder mehrerer An triebseinheiten auf die einzelnen Wagen zu verteilen. Zusätzlich müssen die Wa gen durch elektrische Verbindungskabel untereinander verbunden sein, um Steuer- und/oder Ueberwachungssignale vom oder in den Leitstand oder eine zentrale Steuerung übertragen zu können und elektrische Leistung für den An trieb, die Bremsen, Heizung, Lüftung oder dgl. in den einzelnen Wagen bereitzu stellen. Die Verbindungskabel verlaufen dabei in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Wagen von der Stirnseite des einen Wagens zur Stirnseite des an deren Wagens und sind häufig zumindest auf einer Seite steckbar ausgebildet, um die elektrische Verbindung lösen zu können, wenn die Wagen entkoppelt werden. Beim Jakobs-Drehgestell, das eine feste Kopplung aufeinanderfolgender Wagen bewirkt, können die Kabel mit den Wagen auch fest verbunden sein.

In Fig. 1 ist der Blick auf die Stirnseite eines schematisierten beispielhaften Wa gens 10 einer solchen Zugskomposition dargestellt. Der Wagen 10 hat ein Fahr gestell 11 mit Rädern 12 und einer (nicht im einzelnen wiedergegebenen) stirnsei tigen Kupplung 13, die manuell bedienbar oder als automatische Kupplung ausge bildet sein kann. Auf dem Fahrgestell 11 ist ein Wagenkasten 14 befestigt, der eine stirnseitige Durchgangsöffnung 15 aufweist, durch welche man den Wagen 10 verlassen und in den benachbarten Wagen gelangen kann. Auf beiden Seiten der Durchgangsöffnung 15 sind in der Höhe versetzt mehrere Anschlussbuchsen 16, . . ., 19 angeordnet, in die Verbindungskabel zur elektrischen Verbindung aufein anderfolgender Wagen eingesteckt werden können.

Zwei benachbarte und miteinander gekoppelte Wagen 10 und 10' mit den zugehö rigen Wagenkästen 14 und 14' sind ausschnittweise in der Draufsicht von oben in der Fig. 2 wiedergegeben. Die Wagen 10, 10' sind durch einen Zwischenraum 28 mit dem Abstand A voneinander getrennt, der im Bereich der Durchgangsöffnun gen von einem begehbaren Uebergang überbrückt wird, der nach aussen hin durch einen Uebergangsbalg 20 geschützt ist. Zur elektrischen Verbindung der beiden Wagen 10, 10' sind nun seitlich von dem Uebergangsbalg 20, d. h., seitlich von der Wagenmittelachse 29, Verbindungskabel 23 und 26 vorgesehen. Jedes der Verbindungskabel 23, 26 ist in diesem Beispiel an seinen Enden mit Steckern 21, 22 bzw. 24, 25 ausgestattet und mit diesen Steckern in die Anschlussbuchsen des jeweiligen Wagens (16, . . ., 19 in Fig. 1) eingesteckt. Je nach Bedarf können bei einem Wagen der in Fig. 1 gezeigten Art bis zu vier Verbindungskabel gleichzeitig vorhanden sein, wie dies in Fig. 2 der DE-A1-28 26 779 gezeigt ist.

Die Anordnung der Verbindungskabel 23, 26 ausserhalb der Wagenmittelachse 29 bringt es mit sich, dass, wenn die Zugskomposition - wie in Fig. 3 angedeutet - eine Kurve durchfährt, der Abstand A2 im Zwischenraum 28 auf der Innenseite der Kurve kleiner wird, als der "normale" Abstand A, während der Abstand A1 auf der Aussenseite der Kurve demgegenüber grösser wird. Im Beispiel der Fig. 3 muss in diesem Fall das Verbindungskabel 23 einen grösseren Abstand A1 überbrücken, während das Verbindungskabel 26 einen geringeren Abstand A2 zu überbrücken hat, gleichzeitig aber auch weniger Platz im Zwischenraum 28 zur Verfügung hat.

Von der Seite gesehen ist diese Situation für das eine Verbindungskabel 23 in Fig. 4 in drei Teilfiguren (a) bis (c) schematisch dargestellt. In der Teilfigur 4(a) befindet sich das Verbindungskabel 23 auf der Innenseite einer von den Wagen 10, 10' durchlaufenen Kurve, die Teilfigur 4(b) zeigt den Fall der geraden Fahrstrecke, während in der Teilfigur 4(c) das Verbindungskabel 23 auf der Aussenseite einer Kurve liegt. Das Verbindungskabel 23 ist in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet. Damit soll angedeutet werden, dass es sich bei dieser Darstellung um einen hypotheti schen Fall handelt. Das frei zwischen den Steckern 21, 22 hängende Verbin dungskabel 23 der Fig. 4 würde sich nur dann in der dargestellten Weise durch Aenderung des Krümmungsradius im unteren Bereich der gebildeten Schlaufe an den unterschiedlichen Abstand A bzw. A1 oder A2 anpassen, wenn es (bei vorge gebenem Durchmesser D) eine entsprechende Biegsamkeit aufweisen würde, d. h., wenn der sich durch freies Hängen des Kabels einstellende kabeltypische Hängeschlaufendurchmesser D_HS (der in etwa dem Zweifachen des minimal mög lichen Biegeradius plus dem Kabeldurchmesser D entspricht und jeweils von Ka belaussenseite zu Kabelaussenseite gemessen wird) kleiner wäre als der kleinste Abstand A2.

Mehradrige Verbindungskabel mit den entsprechenden elektrischen Daten - wie sie im vorliegenden Fall zur Verbindung von Wagen einer Zugskomposition geeig net sind, haben einen Durchmesser D in der Grössenordnung von mehreren 10 mm, z. B. ca. 30 mm. Da der kabeltypische Hängeschlaufendurchmesser D_HS ei nes solchen Kabels üblicherweise dem 20-fachen des Durchmessers D entspricht, ergibt sich für ein solches Kabel ein minimaler anpassbaren Abstand von 30 mm × 20 = 600 mm. Ein derartiger kabeltypischer Hängeschlaufendurchmesser reicht jedoch zur Anpassung nicht aus, wenn - wie dies bei modernen Triebzügen, insbesondere mit Jakobs-Drehgestellen, der Fall ist - bereits der "normale" Ab stand A im Zwischenraum 28 zwischen den Wagen 10, 10' nur noch ca. 440 mm beträgt (und sich im Inneren einer Kurve sogar auf 280 mm reduzieren kann).

Grundsätzlich wäre es zur Lösung dieses Problems denkbar, statt einzelner Ver bindungskabel mit relativ grossem Durchmesser eine Vielzahl von Kabeln mit klei nerem Durchmesser und damit reduziertem kabeltypischen Hängeschlaufen durchmesser zu verwenden. Dies würde jedoch den Aufwand an Steckverbindern erhöhen und die Handhabbarkeit deutlich verschlechtern.

Es wäre aber auch denkbar, die Verbindungskabel jeweils in zwei halb so lange Teilkabel zu unterteilen und diese in der Mitte so zu verbinden, dass das Verbin dungskabel insgesamt eine von der Kreislinie abweichende Konfiguration ein nimmt. Auch dies würde einen erheblichen Zusatzaufwand bedeuten und zudem eine erhöhte Störanfälligkeit nach sich ziehen.

Schliesslich wäre es denkbar, die Verbindungskabel nicht parallel, sondern schräg zur Wagenmittelachse 29 anzuordnen, um einen grösseren effektiven Abstand zwischen den zugehörigen Anschlussbuchsen zu erreichen. Eine solche schräge Führung der Verbindungskabel würde jedoch zu Platzproblemen im Zusammen hang mit dem Personenübergang zwischen den Wagen führen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, auf einfache und kostengünstige Weise ein Verbindungskabel zu schaffen, welches bei nur geringfügigen Aenderungen eine Anpassung des Kabels auch an deutlich kleinere Abstände zwischen den zu ver bindenden Vorrichtungen bzw. Wagen ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dem Verbindungskabel in dem Bereich, der beim Hängen zwischen den Vorrichtungen bzw. Wagen den tiefsten Punkt aus macht, eine vorgeformte, kreisbogenförmige und formstabile Schlaufe anzuord nen, deren Radius kleiner ist als der minimale Biegeradius des verwendeten Ka belmaterials. Durch die vorgeformte Schlaufe kann das Verbindungskabel zwar nicht mehr vollständig gestreckt werden, was in der Anwendung auch nicht erfor derlich ist. Dafür wird durch die (engere) vorgeformte Schlaufe ein "künstlicher" minimaler Biegeradius bzw. Hängeschlaufendurchmesser geschaffen, der kleiner ist als der inhärente minimale Biegeradius des Kabelmaterials. Es versteht sich dabei von selbst, dass die Erfindung nicht auf die Verbindung von Eisenbahnwa gen beschränkt ist, sondern auf beliebige Vorrichtungen, z. B. Maschinen, an wendbar ist, die bei geringem aber variablen Abstand zueinander mit einem be schränkt biegbaren Kabel elektrisch verbunden werden müssen. Desgleichen muss das Verbindungskabel im Rahmen der Erfindung nicht zwangsläufig hän gend befestigt werden, sondern kann durchaus auch horizontal liegend oder auf andere Weise in einer Schlaufe angeordnet sein.

Besonders einfach lässt sich diese vorgeformte Schlaufe realisieren, wenn das Kabelmaterial thermoplastisch verformbar ist, und die Schlaufe durch eine ther moplastische Verformung erzeugt wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Kabelmaterial einen Schutzmantel aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyurethan, aufweist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Wagen im Zwischenraum einen minimalen Abstandswert anneh men kann, der kleiner ist als die Summe aus dem kabeltypischen Hängeschlau fendurchmesser und dem Kabeldurchmesser des Verbindungskabels, und dass der Radius der Schlaufe kleiner oder gleich der halben Differenz aus dem mini malen Abstandswert im Zwischenraum und dem Kabeldurchmesser ist.

Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die vorgeformte Schlaufe die Form eines über einen Halbkreis hinausgehen den Kreisbogens aufweist. Die sich daraus für das Verbindungskabel ergebende Form einer "Haarklammer" erweist sich für die Verbindung zweier Wagen mit ge ringem Abstand als besonders günstig und anpassungsfähig.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemässe Anwendung des Verbindungskabels nach der Erfindung bei einem aus mehreren Wagen bestehenden Eisenbahnzug, einer U-Bahn, einer Strassenbahn oder dgl., ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungskabel im Zwischenraum zwischen den Wagen seitlich von und parallel zur Wagenmittel achse verlaufend angeordnet sind.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 die Stirnseite eines Wagens, wie er durch das Verbindungskabel nach der Erfindung mit einem benachbarten Wagen verbunden werden soll;

Fig. 2 in der Draufsicht von oben zwei mit Verbindungskabeln verbun dene Wagen auf gerader Strecke;

Fig. 3 die Wagen nach Fig. 2 in einer Kurve;

Fig. 4(a)-(c) in einer Seitenansicht die Anpassung eines Verbindungskabels zwischen den Wagen gemäss Fig. 2 bei verschiedenen Zwischen raumabständen (Teilfiguren (a) bis (c)) bei einer hypothetischen idealen Biegsamkeit des Kabels; und

Fig. 5(a)-(c) in einer zu Fig. 4 vergleichbaren Darstellung der Einsatz eines Verbindungskabels gemäss einem bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung zur Anpassung an die verschiedenen Zwi schenraumabstände (Teilfiguren (a) bis (c)).

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 5 ist in einer zu Fig. 4 vergleichbaren Darstellung ein bevorzugtes Ausfüh rungsbeispiel für ein Verbindungskabel 23 nach der Erfindung und dessen An wendung bei der elektrischen Verbindung zweier Wagen 10 und 10' wiedergege ben. Die Teilfiguren 5(a)-5(c) beziehen sich dabei - wie in Fig. 4 - auf unterschied liche Abstände im Zwischenraum 28 zwischen den Wagen 10, 10'. Teilfigur 5(b) bezieht sich auf den normalen Abstand zwischen den Wagen 10, 10' auf einer ge raden Strecke, Teilfigur 5(a) bezieht sich auf den Abstand auf der Innenseite einer Kurve, und Teilfigur 5(c) bezieht sich auf die Aussenseite einer Kurve.

Das Verbindungskabel 23 ist zwischen den Stirnseiten der Wagen 10, 10' hän gend angeordnet. Es ist an beiden Enden jeweils mit einem Stecker 21 bzw. 22 versehen, mit denen es in zugehörige Anschlussbuchsen an den Stirnwänden eingesteckt ist. Die Stecker 21, 22 sind so montiert, dass im eingesteckten Zu stand das Verbindungskabel 23 von ihnen praktisch senkrecht nach unten abgeht.

Im tiefsten Punkt des hängenden Verbindungskabels 23 ist erfindungsgemäss eine vorgeformte, kreisbogenförmige und formstabile Schlaufe 27 angeordnet, deren Radius r_S kleiner ist als der durch das Kabelmaterial des Verbindungskabels 23 vorgegebene, sich aus dem kabeltypischen Hängeschlaufendurchmesser D_HS ergebende typische Biegeradius bzw. als die halbe Different aus kabeltypischem Hängeschlaufendurchmesser D_HS und Kabeldurchmesser D. Die vorgeformte Schlaufe 27 weist vorzugsweise die Form eines über einen Halbkreis hinausge henden Kreisbogens auf und liegt etwa zwischen einem Halbkreis und einem Dreiviertelskreis. Die an den Kreisbogen angrenzenden Abschnitte des Verbin dungskabels 23 sind leicht nach aussen gebogen, so dass das Verbindungskabel 23 - wie in Fig. 5(a) oder 5(b) zu erkennen ist - im entspannt hängenden Zustand die Gestalt einer Haarnadel annimmt. Vergrössert sich der Abstand im Zwischen raum 28 (Fig. 5(c)), bleibt die Form der vorgeformten Schlaufe 27 weitgehend er halten, während sich die daran anschliessenden Kabelabschnitte in ihrem Verlauf entsprechend anpassen.

Das Kabelmaterial des Verbindungskabels 23 hat vorzugsweise einen Schutz mantel aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan und ist damit thermoplastisch verformbar. Die Schlaufe 27 kann aus diesem Grund auf einfache Weise durch eine thermoplastische Verformung erzeugt werden. Das Verbindungskabel 23 ist insbesondere mehradrig und zur Uebertragung von Steu ersignalen und/oder elektrischer Leistung ausgelegt.

Ein beispielhaftes Verbindungskabel (Bahnleistungskabel) ist 7-adrig und hat den folgenden Aufbau:

1. eine zentrale Ader mit einem Querschnitt von 16 mm² und einem Durchmes ser (einschl. Isolation) von 8,8 mm
2. 6 Adern mit einem Querschnitt von je 25 mm² und einem Durchmesser (einschl. Isolation) von 8,5 mm, welche die zentrale Ader in hexagonaler An ordnung umgeben
3. eine Zwischenlage aus Textilband, welche die 6 Adern umgibt; und
4. ein alles umgebender Schutzmantel aus PU mit einer Dicke, die zu einem Gesamtdurchmesser des Kabels von 31 mm führt.

Ein solches Verbindungskabel ist beispielsweise für die Verbindung zweier Wagen vorgesehen, die einen normalen Abstand (Abstand A) der Stirnwände von ca. 440 mm haben, der sich auf der Innenseite einer Kurve auf (minimal) 280 mm (Ab stand A2) reduziert, und sich auf der Aussenseite einer Kurve (maximal) auf 635 mm (Abstand A1) vergrössert.

Wenn der Abstand A der Wagen 10, 10' im Zwischenraum 28 einen minimalen Abstandswert A2 (Fig. 5(a)) annehmen kann, der kleiner ist als der kabletypische Hängeschlaufendurchmesser D_HS des Verbindungskabels 23, wird der Radius r_S der Schlaufe 27 vorzugsweise kleiner oder gleich der halben Differenz aus dem minimalen Abstandswert A2 im Zwischenraum 28 und dem Kabeldurchmesser D gewählt. Das hängende Verbindungskabel 23 hat dann - wie sich aus Fig. 5(a) ersehen lässt - im Zwischenraum 28 trotz des geringen Abstandes ausreichend Platz, um ohne eine über den minimalen Biegeradius hinausgehende Biegebela stung auszuhängen.

Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine sehr einfach zu realisierende Mög lichkeit, mit einem Verbindungskabel auch enge Zwischenräume zu überbrücken, ohne dass das Kabel über den minimalen Biegeradius hinaus auf Biegung bean sprucht wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

,

10

' Wagen

11

Fahrgestell

12

Rad

13

Kupplung

14

,

14

' Wagenkasten

15

Durchgangsöffnung

16

, . . .,

19

Anschlussbuchse

20

Uebergangsbalg

21

,

22

Stecker

23

,

26

Verbindungskabel

24

,

25

Stecker

27

Schlaufe (vorgeformt)

28

Zwischenraum

29

Wagenmittelachse
A, A1, A2 Abstand (zwischen zwei Wagen)
D Kabeldurchmesser
r_S

Radius (Schlaufe

27

)
D_HS

kabeltypischer Hängeschlaufendurchmesser

Claims

1. Verbindungskabel (23) zur elektrischen Verbindung zweier durch einen Zwischenraum (28) voneinander beabstandeter Vorrichtungen (10, 10'), insbe sondere zweier hintereinander laufender, aneinander gekoppelter Wagen (10, 10'), insbesondere eines Eisenbahnzuges, einer U-Bahn, einer Strassenbahn oder dgl., wobei das Verbindungskabel (23) aus einem Kabelmaterial besteht, welches einen vorgegebenen Kabeldurchmesser (D) und einen kabeltypischen Hänge schlaufendurchmesser (D_HS) aufweist, und wobei das Verbindungskabel (23) im Zwischenraum (28) schlaufenartig angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem mittleren Abschnitt des Verbindungskabels (23) eine vorgeformte, kreisbogenförmige und formstabile Schlaufe (27) angeordnet ist, deren Radius (r_S) kleiner ist als die halbe Differenz aus kabeltypischem Hängeschlaufendurchmes ser (D_HS) und Kabeldurchmesser (D).

2. Verbindungskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabelmaterial thermoplastisch verformbar ist, und dass die Schlaufe (27) durch eine thermoplastische Verformung erzeugt worden ist.

3. Verbindungskabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabelmaterial einen Schutzmantel aus einem thermoplastischen Kunststoff, vor zugsweise aus Polyurethan, aufweist.

4. Verbindungskabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Verbindungskabel (23) mehradrig und zur Uebertragung von Steuersignalen und/oder elektrischer Leistung ausgelegt ist.

5. Verbindungskabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Abstand (A) der Wagen (10, 10') im Zwischenraum (28) einen minimalen Abstandswert (A2) annehmen kann, der kleiner ist als die Summe aus dem kabeltypischen Hängeschlaufendurchmesser (D_HS) und dem Kabeldurchmesser (D) des Verbindungskabels (23), und dass der Radius (r_S) der Schlaufe (27) kleiner oder gleich der halben Differenz aus dem minimalen Abstandswert (A2) im Zwischenraum (28) und dem Kabeldurchmesser (D) ist.

6. Verbindungskabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeformte Schlaufe (27) die Form eines über einen Halbkreis hinausgehenden Kreisbogens aufweist.

7. Verbindungskabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass das Verbindungskabel (23) an beiden Enden Stecker (21, 22) auf weist, die in entsprechende Anschlussbuchsen (16, . . ., 19) an den Wagen (10, 10') einsteckbar sind, und dass die Stecker (21, 22) so an dem Verbindungskabel (23) angeordnet sind, dass das Verbindungskabel (23) bei eingestecktem Stecker (21, 22) vom Stecker (21, 22) senkrecht nach unten abgeht.

8. Anwendung des Verbindungskabels nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei einem aus mehreren Wagen (10, 10') bestehenden Eisenbahnzug, einer U- Bahn, einer Strassenbahn oder dgl., dadurch gekennzeichnet, dass das Verbin dungskabel (23) im Zwischenraum (28) zwischen den Wagen (10, 10') seitlich von und parallel zur Wagenmittelachse (29) verlaufend angeordnet sind.