DE102006019304A1

DE102006019304A1 - Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung

Info

Publication number: DE102006019304A1
Application number: DE200610019304
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Sarnes; Wilhelm Dr. Baldauf; Michael Kolbe; Omar Mohamed
Original assignee: DB Netz AG
Current assignee: DB Netz AG
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-10-25
Also published as: DE102006062726A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung von elektrisch betriebenen Verkehrsmitteln. Dieses Verfahren wird insbesondere bei Schienenbahnen oder Oberleitungs-Bussen angewendet, bei denen Fahrzeuge verkehren, die über Stromabnehmer elektrische Energie aus einer Fahrleitung erhalten. Die Fahrleitung besteht dabei aus mindestens einem Fahrdraht und mindestens einer Haltevorrichtung für den Fahrdraht. Erfindungsgemäß werden an geeigneten Stellen der Kettenwerke, insbesondere an nichtbefahrenen Seitenhaltern, nichtbefahrenen Fahrdrahtbereichen und/oder dem Tragseil zusätzliche Komponenten zur Dämpfung und/oder Dämmung der Kettenwerksschwingung angebracht. Die Dämpfung erfolgt insbesondere durch separate mechanische, hydraulische oder pneumatische Dämpferkomponenten oder durch Aufbringen eines "Dämpfungsbelages" auf Fahrdraht bzw. Tragseil in nichtbefahrenen Bereichen. Als Dämpfungsbelag werden Ummantelungen, insbesondere ein Schlauch oder Leitungsmantel aus Gummi/Kunststoffe oder andere ähnliche Materialien, die in geeigneter Länge, d. h. ausreichend lang, mit ausreichenden Dämpfungseigenschaften aufgebracht werden, verwendet. Ebenso werden als Dämpfungselemente vorteilhaft Schwingungsabsorber verwendet, die die Schwingungsenergie der schwingenden Bauteile aufnehmen, in eine andere Energieform umwandeln und so dem schwingenden Bauteil entziehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung von elektrisch betriebenen Verkehrsmitteln. Dieses Verfahren wird insbesondere bei Schienenbahnen oder Oberleitungs-Bussen angewendet, bei denen Fahrzeuge verkehren, die über Stromabnehmer elektrische Energie aus einer Fahrleitung erhalten. Die Fahrleitung besteht dabei aus mindestens einem Fahrdraht und mindestens einer Haltevorrichtung für den Fahrdraht.
Beim Befahren von Kettenwerken wird dieses – abhängig von Konstruktion und Qualität zu mehr oder weniger starken Schwingungen angeregt. Bei Fahrten mit mehreren Stromabnehmern am Fahrdraht können diese Schwingungen zu einer deutlichen Verschlechterung der Kontaktkraftdynamik nachlaufender Stromabnehmer führen. Im Vorfeld von Nachspannungen führen reflektierte Schwingungsanteile zu einer zusätzlichen Verschlechterung der Fahrqualität.
Zur Lösung dieses Problems ist aus DE 195 17 806 A1 eine Vorrichtung zur Verringerung von Schwingungsamplituden an Schnellbahnoberleitungen bekannt, bei der Dämpfungselemente an jedem Aufhängepunkt des Fahrdrahtes befestigt sind. Diese Elemente erhöhen jedoch nachteilhaft die Masse des Fahrdrahtes. Dies führt zu erhöhten Kontaktkräften am Stromabnehmer, so dass dieser einem stärkeren Verschleiß unterliegt.
Aus DE 29513941 U1 und DE 92 07 518 sind Haltevorrichtungen für Oberleitungstragwerke bekannt, bei denen zwischen einem Grundkörper, insbesondere einer Tunneldecke, und einer Haltevorrichtung für den Fahrdraht, insbesondere einem Seitenhalter, ein Dämpfungselement eingebracht ist.
Ebenso ist aus DE 3207238 C2 ein gedämpfter Seitenhalter für die Halterung an Freileitungen an Stützpunkten bekannt, bei dem ein Seitenrohr am Rohrausleger ein Dämpfungsglied aufweist.
Aus DE 3809716 C2 ist ein gedämpfter Fahrleitungsstützpunkt bekannt, bei dem an einem Rohr des Seitenhalters eine Aufnahmevorrichtung für ein Halterohr angebracht ist, die ein einstellbares Dämpfungselement aufweist.
Bei DE 44 44 387 A1 erfolgt die Dämpfung der Absolutbewegung eines Kettenwerkes über Ausleger von Seitenhaltern, die direkt oder indirekt federndelastische Eigenschaften aufweisen.
Nachteil dieser Lösungen ist insbesondere, dass die Bedämpfung des Kettenwerks nur punktuell über zusätzliche mechanische Komponenten erfolgt, die direkt in Verbindung mit dem Fahrdraht bzw. mit den Fahrdraht fixierenden Teilen stehen. Eine Defekt-bedingte Blockade der zusätzlichen mechanischen Komponenten kann unter Umständen dazu führen, dass der Fahrdraht in vertikaler Richtung fest fixiert und ein Stromabnehmer bei Durchgang geschädigt wird.
Die punktuellen Eingriffsstellen stellen zusätzliche Inhomogenitäten für die sich im Kettenwerk ausbreitenden Wellen dar und verstärken somit die reflektierten Wellenanteile. Die Befahreigenschaften (dyn. Kontaktkraft) werden hierdurch unter Umständen verschlechtert.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine einfache und massearme Verminderung von Schwingungen eines Kettenwerkes bzw. einer Fahrleitung gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Ansprüche 2 bis 14 beinhalten vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung aus Anspruch 1.
Erfindungsgemäß werden an geeigneten Stellen der Kettenwerke, insbesondere an nichtbefahrenen Seitenhaltern, nichtbefahrenen Fahrdrahtbereichen und/oder dem Tragseil zusätzliche Komponenten zur Dämpfung und/oder Dämmung der Kettenwerksschwingung angebracht.
Die Dämpfung erfolgt insbesondere durch separate mechanische, hydraulische oder pneumatische Dämpferkomponenten oder durch aufbringen eines „Dämpfungsbelages" auf Fahrdraht bzw. Tragseil in nichtbefahrenen Bereichen. Als Dämpfungsbelag werden Ummantelungen, insbesondere ein Schlauch oder Leitungsmantel aus Gummi/Kunststoffe oder andere ähnliche Materialien, die in geeigneter Länge, d.h. ausreichend lang, mit ausreichenden Dämpfungseigenschaften aufgebracht werden, verwendet.
Ebenso werden als Dämpfungselemente vorteilhaft Schwingungsabsorber verwendet, die die Schwingungsenergie der schwingenden Bauteile aufnehmen, in eine andere Energieform umwandeln und so dem schwingenden Bauteil entziehen.
Als Dämmelemente werden insbesondere Mittel verwendet, die zu einer Unstetigkeit der mechanischen Impedanz des zu bedämmenden Bauteils führen. Derartige Mittel sind insbesondere mechanische Veränderungen des Bauteils, die besonders vorteilhaft abrupt erfolgen, d.h. eine übergangslose Aneinanderreihung von Bauteilen mit unterschiedlichem Querschnitt, unterschiedlicher Dichte oder unterschiedlicher Masse.
Ebenso werden als Dämmelemente vorteilhaft aktive oder passive Elemente verwendet, die die Schwingungen der Bauteile aufnehmen und phasenverschoben wieder in das Bauteil zurückkoppeln und sich so die Schwingungen gegenseitig zum größten Teil oder auch vollständig auslöschen. Hierfür werden insbesondere Tilger verwendet.
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass dadurch nicht die von einem Stromabnehmer direkt berührten Teile der Oberleitung bedämpft oder bedämmt werden, sondern lediglich Teile der Oberleitung, die nicht von einem Stromabnehmer befahren werden. Die Dämpfung und/oder Dämmung erfolgt somit nicht direkt, sondern indirekt, z.B. bei der Dämpfung durch eine Bedämpfung der sich ausbreitenden Wellenanteile. Dadurch werden weder die Masse noch andere mechanische Eigenschaften der direkt von einem Stromabnehmer berührten Teile der Oberleitung verändert. Die erfinderische Lösung eignet sich somit insbesondere als Nachrüstlösung, da hierdurch auf einfache Weise die Schwingungen bereits bestehender Oberleitungen durch nachträgliches Anbringen von Dämpfungs- und/oder Dämmelementen bzw. Dämpfungsbelägen reduziert werden können.
Das dynamische Verhalten von bestehenden Kettenwerken kann durch die erfinderische Lösung soweit verbessert werden, dass durch einfache Modifikationen (z.B. zusätzliche Bedämpfung des Tragseils sowie der Abspannungsbereiche) eine Befahrung mit höheren Streckengeschwindigkeiten erreicht werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele und einer Zeichnung mit zwei Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen in
1 schematisch ein Kettenwerk einer Oberleitung eines Schienenverkehrsweges in Seitenansicht,
2 schematisch die Verlegung einer Fahrleitung mittels Abspannvorrichtungen in Draufsicht.
Ein erstes besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel betrifft gemäß 1 ein Kettenwerk einer Oberleitung, die aus einem Fahrdraht (1), an dem ein Stromabnehmer insbesondere eines Schienenfahrzeuges schleift, einem Tragseil (2), das über Hänger den Fahrdraht (1) trägt, und Haltevorrichtung für den Fahrdraht (1), die durch einen Seitenhalter (3) gebildet wird, besteht.
Die Dämpfungs- und/oder Dämmelemente sind nun erfindungsgemäß am Tragseil (2) und/oder an den Konstruktionselementen des Seitenhalters (3) angebracht. Der Fahrdraht, der durch den Stromabnehmer berührt wird, enthält keine Dämpfungs- und/oder Dämmelemente.
Im zweiten Ausführungsbeispiel wird eine vorzugsweise Lösung angegeben, bei der die nicht von einem Stromabnehmer berührten Teile (6) der Fahrleitung im Bereich der Abspannvorrichtung (7) der Fahrleitung und/oder die Fixierung der Fahrleitung an der gegenüberliegenden Seite bedämpft und/oder bedämmt werden. Diese Teile liegen seitlich außerhalb des vom Stromabnehmer berührten Teils der Fahrleitung, so dass hier alle Bauelemente, auch der nicht von einem Stromabnehmer berührte Teil des Fahrdrahtes, bedämpft und/oder bedämmt werden können.
Besonders vorteilhaft werden zur Bedämpfung der Teile schlauchartige Dämpfungsbeläge verwendet, die auf die zu bedämpfenden Teile (auslaufender Fahrdraht, Tragseil) aufgeschoben werden und diese ummanteln. Durch eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen Dämpfungsbelag und zu bedämpfenden Bauteil, entzieht der Dämpfungsbelag dem schwingenden Bauteil seine Schwingungsenergie. Die kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen Dämpfungsbelag und zu bedämpfenden Bauteil erfolgt insbesondere durch einbringen von Klebstoff zwischen Dämpfungsbelag und zu bedämpfenden Bauteil oder durch thermische Verformung des Dämpfungsbelages, z.B. durch Aufschrumpfen oder durch Ausschäumen.

1: Fahrdraht
2: Tragseil
3: Seitenhalter
4: Gleis
5: Befahrene Bereiche des Fahrdrahtes (1)
6: Nichtbefahrene Bereiche des Fahrdrahtes (1)
7: Abspannvorrichtung

Claims

Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung von elektrisch betriebenen Verkehrsmitteln, insbesondere Schienenfahrzeuge oder Oberleitungs-Busse, wobei die Fahrleitung aus mindestens einem Fahrdraht (1) und mindestens einer Haltevorrichtung (3) für den Fahrdraht (1) besteht, und die Fahrzeuge über Stromabnehmer elektrische Energie aus der Fahrleitung erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass an der Fahrleitung an mindestens einem Abschnitt, der nicht von Stromabnehmern berührt wird und/oder am Tragseil, mindestens ein Element zur Dämpfung und/oder Dämmung der Schwingungen angebracht ist.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht von Stromabnehmern berührte Abschnitt der Bereich (6) mindestens einer mechanischen Abspannvorrichtung (7) für die Fahrleitung ist.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht von Stromabnehmern berührte Abschnitt der Bereich mindestens einer Haltevorrichtung (3) für den Fahrdraht ist.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht von Stromabnehmern berührte Abschnitt ein Tragseil (2) eines Kettenwerkes der Fahrleitung ist.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verminderung von Schwingungen über mindestens einen mechanischen und/oder hydraulischen und/oder pneumatischen Schwingungsdämpfer erfolgt.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verminderung von Schwingungen über mindestens einen schwingungsdämpfenden Belag erfolgt.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der schwingungsdämpfende Belag eine schlauchartige Ummantelung mindestens eines Teils des Tragseils (2) und/oder des Bereichs (6) mindestens einer mechanischen Abspannvorrichtung (7) für die Fahrleitung ist.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schlauchartige Ummantelung aus einem Elastomer besteht.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine schwingungsdämmende Element ein Mittel ist, das zu einer Unstetigkeit der mechanischen Impedanz des zu bedämmenden Bauteils führt.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine schwingungsdämmende Element ein Mittel zur mechanischen Veränderung des Bauteils ist.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Veränderung des Bauteils abrupt erfolgt.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die aneinandergereihten bzw. in definierten Abständen angeordneten Bauteile einen unterschiedlichen Querschnitt und/oder eine unterschiedliche Dichte und/oder eine unterschiedliche Masse aufweisen.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dämmelement ein aktives oder passives Element ist, das die Schwingungen der Bauteile aufnimmt und phasenverschoben wieder in das Bauteil zurückkoppelt.
Vorrichtung zur Verminderung von Schwingungen einer Fahrleitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens eine Dämmelement ein Tilger ist.