DE102010048580B4

DE102010048580B4 - Energieversorgungssystem

Info

Publication number: DE102010048580B4
Application number: DE102010048580.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Lackhove; Benedikt Scheier; Jacob Kohlruss
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: DE102010048580A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur temporären, elektrischen Energieversorgung eines mit elektrischer Energie aus einem Fahrleitungssystem (3) antreibbaren Fahrzeuges (2), insbesondere Schienenfahrzeuges, innerhalb eines fahrleitungssystemfreien Bereiches (A) einer Fahrstrecke, wobei die Vorrichtung (1) zumindest eine Energiequelle (8) zur Bereitstellung von elektrischer Versorgungsenergie für das Fahrzeug (2) aufweist und eine Energietransporteinrichtung (13) hat, die mit der Energiequelle (8) elektrisch verbunden und mit mindestens einer zur elektrischen Energieversorgung mittels des Fahrleitungssystems (3) vorgesehenen Energieaufnahmeeinrichtung (4) des Fahrzeuges (2) derart koppelbar ist, dass das Fahrzeug (2) innerhalb des fahrleitungssystemfreien Bereiches (A) mit der elektrischen Versorgungsenergie gespeist wird, wenn die Energietransporteinrichtung (13) mit der Stromaufnahmeeinrichtung (4) des Fahrzeuges (2) elektrisch kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Container (12) umfasst, der an seiner Unterseite die Energietransporteinrichtung (13) aufweist, Aufnahmemittel zur Aufnahme des Containers (12) durch einen Kran (14) hat und in oder an dem die Energiequelle (8) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung (1) derart eingerichtet ist, dass das Fahrzeug (2) mit elektrischer Energie aus der Energiequelle (8) gespeist wird, wenn die an der Unterseite des Containers (12) angeordnete Energietransporteinrichtung (13), insbesondere als Fahrleitung oder Stromschiene ausge- bildet, mit der Energieaufnahmeeinrichtung (4) des Fahrzeuges (2) elektrisch kontaktiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur temporären, elektrischen Energieversorgung eines mit elektrischer Energie aus einem Fahrleitungssystem antreibbaren Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeug, innerhalb eines fahrleitungssystemfreien Bereiches einer Fahrstrecke, wobei die Vorrichtung zumindest eine Energiequelle zur Bereitstellung von elektrischer Versorgungsenergie für das Fahrzeug aufweist und eine Energietransporteinrichtung hat, die mit der Energiequelle elektrisch verbunden und mit mindestens einer zur elektrischen Energieversorgung mittels des Fahrleitungssystems vorgesehene Energieaufnahmeeinrichtung des Fahrzeuges derart koppelbar ist, dass das Fahrzeug innerhalb des fahrleitungssystemfreien Bereiches mit der elektrischen Versorgungsenergie gespeist wird, wenn die Energietransporteinrichtung mit der Stromaufnahmeeinrichtung elektrisch kontaktiert ist.
Im Spannungsverhältnis zwischen dem Wunsch nach Mobilität und Umweltverträglichkeit des zugrunde liegenden Transportmittels haben elektrisch antreibbare Fahrzeuge, die ihre Fortbewegungsenergie aus rein elektrischer Energie gewinnen, gegenüber klassischen Verbrennungsmotoren einen erheblichen Vorteil, da ihre Umweltverträglichkeit wesentlich besser ist, sieht man einmal von der Bereitstellung der Energie ab. Das nach wie vor nicht gelöste Problem bei sogenannten Elektrofahrzeugen ist jedoch die Tatsache, dass eine autarke Energieversorgung nur entweder mit einem erheblichen Ausbau eines Infrastrukturnetzes möglich ist oder lange Wartezeiten beim Aufladen in Kauf genommen werden müssen, da derzeit keine leistungsfähigen Akkumulatoren bekannt sind, die eine ausreichende Reichweite gewährleisten können.
Im Bereich des Schienenverkehrs wurde beispielsweise dieses Problem dadurch gelöst, dass ein Großteil des Streckennetzes mit einem Fahrleitungssystem, meist einem Oberleitungsdraht, ausgerüstet wurde, der einem Schienenfahrzeug, das mit diesem Fahrleitungssystem elektrisch kontaktiert ist, die für den Antrieb benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt. Über einen ausfahrbaren Dachstromabnehmer bzw. Pantographen wird das elektrisch antreibbare Triebfahrzeug mit dem Fahrleitungssystem verbunden, so dass es die benötigte elektrische Energie aus dem Fahrleitungssystem entnehmen kann und mit Hilfe von Elektromotoren in kinetische Energie umwandeln kann.
Ohne dieses Fahrleitungssystem, das den Triebfahrzeugen permanent die benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt, ist ein solches Fahrzeug ohne äußere Hilfe bzw. zusätzlichen Aggregaten nicht bewegbar, was sich an einigen Stellen höchst nachteilig auswirkt. So werden beispielsweise auch heute noch Güterzüge mittels einer Krananlage, bspw. durch einen Portalkran genannt, meist vertikal beladen, wo ein möglicherweise vorhandenes Oberleitungssystem zur Energieversorgung nicht nur höchst störend wäre, sondern das vertikale Be- und Entladen schier unmöglich macht.
Damit ein elektrisch antreibbares Triebfahrzeug auch unter einer entsprechenden Be- und Entladevorrichtung rangiert werden kann, werden heutzutage meist Diesellokomotiven eingesetzt, die den zusammengestellten Güterzug samt E-Lok unter die Be- und Entladevorrichtung rangieren. Es ist auch denkbar, dass die Waggons zunächst mit Hilfe der Diesellok einzeln unter die Be- und Entladevorrichtung gefahren werden und dann auf dem Güterbahnhof erst zu einem Zug mit einer E-Lok zusammengestellt werden. Diese Vorgehensweise hat jedoch den erheblichen Nachteil, dass die einzelnen Waggons oder der gesamte Zug zunächst immer mit einem entsprechenden Fahrzeug ausgerüstet werden müssen, das den zusammengestellten Zug oder die einzelnen Waggons unter die Be- und Entladevorrichtung rangieren kann. Solche Fahrzeuge sind meist Diesellokomotiven, wobei hierfür ein erheblicher Zeitaufwand veranschlagt werden muss.
Alternativ hierzu könnte ein Güterzug immer mit Hilfe einer Diesellokomotive angetrieben werden, was jedoch insbesondere mit Blick auf die Umweltbilanz von Dieselloks im Vergleich zu E-Loks nicht zu verantworten und politisch nicht zu kommunizieren ist.
Ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zum Verbringen eines solchen durch eine E-Lok angetriebenen Zuges unter eine Be- und Entladevorrichtung erfolgt traktionslos, indem der Zug entsprechend Schwung holt und dann unter den fahrleitungsfreien Bereich der Be- und Entladevorrichtung rollt. Wurde jedoch nicht genug Schwung geholt, so kann es passieren, dass die E-Lok nicht wieder bis in den oberleitungsbesetzten Bereich einrollt, so dass sie ohne Energieversorgung unter der Be- und Entladevorrichtung stehen bleibt. Alternativ könnte zwar jede E-Lok für diesen Fall mit einem Akkumulator ausgestattet werden, der kurzzeitig elektrische Energie zur Verfügung stellt. Dies ist jedoch aus ökonomischer Sicht nicht sinnvoll, da die Kosten den entsprechenden Vorteil nicht aufwiegen.
Aus der DE 432 868 A ist beispielsweise eine Vorrichtung bekannt, mit deren Hilfe die Oberleitung eines Oberleitungssystems zeitweise aus dem Bereich der Bahn entfernt wird, um so einen sogenannten Vorspannwagen zu entfernen. Hierbei besteht jedoch der erhebliche Nachteil, dass das Oberleitungssystem derart ausgelegt sein muss, dass es die notwendige Flexibilität hat, dass die Oberleitung durch Anheben oder Ausschwenken aus dem Bereich entfernt werden kann.
Aus der DE 196 29 126 A1 ist eine Einrichtung für die Stromversorgung einer elektrischen Lokomotive während der Durchfahrt eines nicht mit einem Fahrdraht überspannten Bereichs bekannt. Die Einrichtung weist dabei einen Versorgungswagen auf, der einen Ausleger hat und mit dem Stromabnehmer der Lokomotive zwecks Stromversorgung temporär verbindbar ist, damit die Lokomotive in dem fahrdrahtfreien Bereich mit elektrischer Energie versorgbar ist.
Aus der DE 101 50 748 A1 ist des weiteren ein adaptierbares Energieversorgungsmodul für Schienenfahrzeuge bekannt, wobei das Energieversorgungsmodul als separates Schienenfahrzeug ausgebildet ist und mit dem elektrischen Schienenfahrzeug so kontaktierbar ist, dass es mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Dabei ist auf dem separaten Energieversorgungsmodul eine entsprechende Transformationseinheit vorgesehen um Schienenfahrzeuge mit unterschiedlichen elektrischen Parametern versorgen zu können.
Aufgabe
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, mit der ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, bei dem die elektrische Energie aus einem Fahrleitungssystem gespeist wird, auch innerhalb eines fahrleitungssystemfreien Bereiches rangiert werden kann, ohne dass es hierfür teure und aufwendige Umbaumaßnahmen an allen Fahrzeugen bedarf.
Lösung
Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung einen Container umfasst, der an seiner Unterseite die Energietransporteinrichtung aufweist, Aufnahmemittel zur Aufnahme des Containers durch einen Kran hat und in oder an dem die Energiequelle angeordnet ist, wobei die Vorrichtung derart eingerichtet ist, dass das Fahrzeug mit elektrischer Energie aus der Energiequelle gespeist wird, wenn die an der Unterseite des Containers angeordnete Energietransporteinrichtung, insbesondere als Fahrleitung oder Stromschiene ausgebildet, mit der Energieaufnahmeeinrichtung des Fahrzeuges elektrisch kontaktiert ist.
Demgemäß wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche die elektrische Energieversorgung temporär für den Bereich übernimmt, in dem aufgrund von äußeren Umständen das Fahrleitungssystem nicht vorhanden ist. Hierfür weist die Vorrichtung eine Energiequelle auf, die die notwendige elektrische Versorgungsenergie für das Fahrzeug bereitstellt. Darüber hinaus hat die Vorrichtung eine Energietransporteinrichtung, die mit einer Energieaufnahmeeinrichtung des Fahrzeuges koppelbar ist. Diese Energieaufnahmeeinrichtung ist diejenige Einrichtung, die mit dem Fahrleitungssystem zur regulären Energieversorgung des Fahrzeuges zusammenwirkt. An diese Energieaufnahmeeinrichtung wird nun die Energietransporteinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gekoppelt, so dass die aus der Energiequelle bereitgestellte Energie über die Energietransporteinrichtung an die Energieaufnahmeeinrichtung des Fahrzeuges übertragen werden kann, so dass das Fahrzeug auch in einem fahrleitungssystemfreien Bereich mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Teure Umbaumaßnahmen an den Fahrzeugen sowie an der Strecke sind hierfür nicht erforderlich.
Die Vorrichtung umfasst einen Container, insbesondere einen ISO-Container, der beispielsweise bei der Verladung von Stückgütern verwendet wird. An dem Container befindet sich an der Unterseite des Containers eine Fahrleitung bzw. Stromschiene, die mit einer in dem Container angeordneten Energiequelle verbunden ist. Darüber hinaus weist der Container entsprechende Aufnahmemittel zur Aufnahme des Containers durch einen Kran auf. Fährt nun das elektrische Fahrzeug in den fahrleitungssystemfreien Bereich ein bzw. aus, so wird der Container mit Hilfe eines Krans angehoben und über dem Fahrzeug derart gehalten, dass das Fahrzeug mit elektrischer Energie aus der Energiequelle über die Energietransporteinrichtung an der Unterseite gespeist wird, wenn die Fahrleitung bzw. Stromschiene mit der Energieaufnahmeeinrichtung des Fahrzeuges elektrisch kontaktiert ist.
So kann im Bereich von Be- und Entladeterminals ein solcher erfindungsgemäßer Container durch den Kran angehoben werden und dann so über dem Schienenfahrzeug platziert werden, dass das Schienenfahrzeug mit elektrischer Energie aus dem Container gespeist wird, während es in den Be- und Entladebereich des Terminals ein- bzw. ausfährt. Diese Alternative hat den besonderen Vorteil, dass keine zusätzlichen baulichen Maßnahmen bzw. Rangierarbeiten notwendig sind, um das Schienenfahrzeug auch im fahrleitungssystemfreien Bereich zu bewegen.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Energieaufnahmeeinrichtung um einen Pantographen bzw. Dachstromabnehmer eines Schienenfahrzeuges, der normalerweise mit einem Oberleitungssystem elektrisch kontaktiert ist, damit das Fahrzeug von dem Oberleitungssystem über die Dachstromabnehmer mit elektrischer Energie versorgt wird. Erfindungsgemäß ist die Energietransporteinrichtung derart eingerichtet, dass sie mit dem Dachstromabnehmer eines Schienenfahrzeuges koppelbar ist, so dass das Schienenfahrzeug mit elektrischer Energie auch in einem fahrleitungssystemfreien Bereich versorgt werden kann.
Bei der Energiequelle kann es sich vorteilhafterweise um einen Akkumulator, eine Brennstoffzelle und/oder einen Verbrennungsmotor handeln, der mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren elektrische Energie bereitstellt.
Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
1 – Vorrichtung mit Container
1 zeigt die Vorrichtung 1, bei der die Vorrichtung 1 einen Container 12 aufweist, in dem die Energiequelle 8 angeordnet ist. An der Unterseite des Containers 12 befindet sich eine Fahrleitung bzw. Stromschiene 13, die mit der Energiequelle 8 verbunden ist. Fährt nun das Schienenfahrzeug 2 in den fahrleitungssystemfreien Bereich A ein, so wird der Container 12 mit Hilfe eines Be- und Entladekranes 14 angehoben und so über die Stromabnehmer des Fahrzeuges 2 positioniert, dass die an der Unterseite des Containers 12 angeordneten Fahrleitungen 13 mit den Stromabnehmern 4 des Fahrzeuges 2 elektrisch kontaktieren. In diesem Zustand kann dann die Energiequelle 8 das Schienenfahrzeug 2 mit elektrischer Energie versorgen, so dass das Fahrzeug 2 weiter in den fahrleitungssystemfreien Bereich A einfahren kann. Dabei muss selbstverständlich sichergestellt werden, dass der Container 12 durch den Kran 14 während der Bewegung des Schienenfahrzeuges 2 in dieselbe Bewegungsrichtung bewegt wird, um die durchgehende Versorgung des Schienenfahrzeuges 2 mit elektrischer Energie sicherzustellen.
Nachdem das Fahrzeug 2 in den entsprechenden Be- und Entladebereich, in dem kein Fahrleitungssystem vorhanden ist, mit Hilfe dieser Vorrichtung 1 eingefahren ist, kann der Container 12 abgestellt werden, so dass der Kran 14 für den Be- und Entladevorgang des Fahrzeuges 2 und den angehängten Waggons verwendet werden kann. Ist der Be- und Entladevorgang beendet, so erfolgt die Ausfahrt aus dem fahrleitungssystemfreien Bereich A auf dieselbe Art und Weise. Der Container 12 wird dafür wieder durch den Kran 14 angehoben und über dem Fahrzeug 2 derart positioniert, dass die Fahrleitung 13 unter dem Container 12 mit den Stromabnehmern 4 des Fahrzeuges 2 elektrisch kontaktiert und so eine Versorgung des Fahrzeuges 2 mit elektrischer Energie durchgeführt werden kann.
In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen ist die Energiequelle 8 immer in unmittelbarer Nähe der entsprechenden Vorrichtung angegeben. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Energieversorgung über ein entsprechendes Schleppkabel, das entweder im Boden verlegt oder über entsprechende andere Maßnahmen mit der Vorrichtung verbunden ist, so dass die Vorrichtung mit entsprechender Energie versorgt werden kann. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Flexibilität und Mobilität stark eingeschränkt wird.

Claims

Vorrichtung (1) zur temporären, elektrischen Energieversorgung eines mit elektrischer Energie aus einem Fahrleitungssystem (3) antreibbaren Fahrzeuges (2), insbesondere Schienenfahrzeuges, innerhalb eines fahrleitungssystemfreien Bereiches (A) einer Fahrstrecke, wobei die Vorrichtung (1) zumindest eine Energiequelle (8) zur Bereitstellung von elektrischer Versorgungsenergie für das Fahrzeug (2) aufweist und eine Energietransporteinrichtung (13) hat, die mit der Energiequelle (8) elektrisch verbunden und mit mindestens einer zur elektrischen Energieversorgung mittels des Fahrleitungssystems (3) vorgesehenen Energieaufnahmeeinrichtung (4) des Fahrzeuges (2) derart koppelbar ist, dass das Fahrzeug (2) innerhalb des fahrleitungssystemfreien Bereiches (A) mit der elektrischen Versorgungsenergie gespeist wird, wenn die Energietransporteinrichtung (13) mit der Stromaufnahmeeinrichtung (4) des Fahrzeuges (2) elektrisch kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen Container (12) umfasst, der an seiner Unterseite die Energietransporteinrichtung (13) aufweist, Aufnahmemittel zur Aufnahme des Containers (12) durch einen Kran (14) hat und in oder an dem die Energiequelle (8) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung (1) derart eingerichtet ist, dass das Fahrzeug (2) mit elektrischer Energie aus der Energiequelle (8) gespeist wird, wenn die an der Unterseite des Containers (12) angeordnete Energietransporteinrichtung (13), insbesondere als Fahrleitung oder Stromschiene ausge- bildet, mit der Energieaufnahmeeinrichtung (4) des Fahrzeuges (2) elektrisch kontaktiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieaufnahmeeinrichtung (4) des Fahrzeuges (1) ein Pantograph oder Dachstromabnehmer ist, der mit einem Oberleitungssystem (3) als Fahrleitungssystem zusammenwirkt, und die Energietransporteinrichtung (13) mit dem Pantographen oder Dachstromabnehmer des Fahrzeuges (2) koppelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (8) ein Akkumulator, eine Brennstoffzelle und/oder ein Verbrennungsmotor ist.