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Die Erfindung betrifft eine Schienenfahrzeugblitzableitereinheit mit einem Überspannungsableiter zum Ableiten von an einem Schienenfahrzeug blitzerzeugter Überspannung oder Schaltüberspannung gegen eine Erdung und einer Befestigungseinheit zur Befestigung des Überspannungsableiters an einem Fahrzeugelement.
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Um Züge gegen Blitzschlag oder andere Überspannungen zu schützen, sind die Fahrzeugdächer von Fahrzeugen der Züge mit einem Blitzableiter mit einem Überspannungsableiter versehen. Entlang eines Fahrzeugdachs verlaufende Stromschienen oder Hochspannungskabel mit Blitzaufnahmen nehmen die Energie eines einschlagenden Blitzes auf und leiten diese an den Überspannungsableiter weiter. Der Überspannungsableiter ist auf dem Dach des Zuges befestigt und umfasst Tellerisolatoren, innerhalb derer eine Öffnung ist, in der ein Ableiter mit vielen kleinen Scheiben aus einem Material mit einem spannungsabhängigen Widerstand liegt. Die Blitzspannung wird zu den Scheiben geführt, die durch die anliegende Spannung niederohmig werden und den Strom gegen Masse leiten. Die Scheiben werden hierdurch größer und nehmen kurzzeitig Leistung im Gigawatt-Bereich auf.
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Um einen Überschlag von den Stromschienen oder Hochspannungskabeln zum geerdeten Fahrzeugdach auch bei extrem hoher Blitzspannung sicher zu vermeiden, ragen bekannte Überspannungsableiter relativ lang nach oben auf, sodass sie zur Dicke des Dachaufbaus in erheblichem Umfang beitragen. Insbesondere bei Hochgeschwindigkeitszügen und Doppelstockzügen ist es vorteilhaft, den Dachaufbau flach zu gestalten, um die gesamte Zughöhe zu reduzieren. Hierdurch kann der Luftwiderstand des Zuges verringert werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schienenfahrzeugblitzableitereinheit anzugeben, die einen flachen Dachaufbau ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schienenfahrzeugblitzableitereinheit der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß ein Isolationsgehäuse aufweist, das den Überspannungsableiter zumindest teilweise umgibt.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein Überspannungsableiter auf einem Fahrzeugdach eine ausreichend große Isolierlänge aufweisen muss, um einen elektrischen Überschlag durch die Luft und an der äußeren Isolation vorbei auf das Fahrzeugdach auch bei hoher Luftfeuchtigkeit oder Regen zuverlässig zu vermeiden. Da das elektrisch geerdete Fahrzeugdach in der Regel direkt unterhalb des Überspannungsableiters ist bzw. dieser auf dem Fahrzeugdach montiert ist, bildet diese Luftdurchschlagsstrecke von der geerdeten Dachfläche nach oben bis zur Stromschiene die minimale Isolationsstrecke, die für die Dicke des Dachaufbaus maßgeblich ist.
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Die Erfindung geht von der weiteren Überlegung aus, dass ein geeigneter Feststoffisolator elektrisch erheblich besser isoliert als eine Luftschicht. Wenn die Luftschicht daher zumindest teilweise durch einen Feststoffisolator ersetzt werden kann, so kann die Durchschlagsstrecke geringer bleiben, sodass auch die Hochspannungsseite des Überspannungsableiters näher am elektrisch geerdeten Fahrzeugdach angeordnet sein kann. Durch eine solche Annäherung kann die Dicke des Dachaufbaus verringert werden.
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Durch die Umhüllung von isolierenden Luftschichten durch das Isolationsgehäuse kann außerdem das elektrostatische Feld aufgrund der geringen Dielektrizitätskonstante εr = 1 von Luft effektiv abgebaut werden, so dass Teilentladungseffekte an den Grenzschichten der Feststoffisolatoren leichter vermieden werden können.
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Zweckmäßigerweise umgibt das Isolationsgehäuse ein Isolationselement des Überspannungsableiters vollständig, insbesondere umgibt es den Überspannungsableiter vollständig. Der Überspannungsableiter kann hierdurch von äußeren Witterungseinflüssen geschützt werden, sodass Regen und Schnee vom Überspannungsableiter zumindest weitgehend ferngehalten werden können. Hierdurch wird die Isolation von der Hochspannungsseite des Überspannungsableiters zu dessen Erdseite erleichtert.
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Die Befestigungseinheit dient dazu, das Isolationsgehäuse mittelbar oder unmittelbar an einem Fahrzeugelement des Schienenfahrzeugs zu befestigen, das zweckmäßigerweise elektrisch geerdet ist. Das Isolationsgehäuse kann auf einem Fahrzeugdach des Schienenfahrzeugs angeordnet sein. Insofern ist das Fahrzeugelement ein Fahrzeugdach oder Dachelement und die Befestigung des Überspannungsableiters ist dazu ausgelegt, den Überspannungsableiter und insbesondere auch das Isolationsgehäuse auf dem Fahrzeugdach zu befestigen. Das Vorhandensein des Gehäuses erleichtert die Isolation jedoch so weit, dass das Gehäuse es ermöglicht, das Isolationsgehäuse innerhalb des Fahrzeugdachs anzuordnen. Dies hat den Vorteil, dass eine aerodynamische Formgebung des Fahrzeugdachs erheblich erleichtert wird. Das Fahrzeugelement kann hierbei ein Element im Inneren des Fahrzeugdachs sein.
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Vorteilhafterweise umschließt das Isolationsgehäuse zumindest ein hochspannungsseitiges Anschlusselement des Überspannungsableiters wetterfest. Besonders vorteilhaft umschließt das Isolationsgehäuse den gesamten Überspannungsableiter. Eine wetterfeste Umschließung wird erreicht, wenn Regentropfen nicht auf das hochspannungsseitige Anschlusselement bzw. den Überspannungsableiter auftreffen können. Eine wasserdichte Umschließung ist nicht notwendig.
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Vorteilhafterweise umfasst der Überspannungsableiter ein hochspannungsseitiges Anschlusselement für eine Überspannungsenergiezuführung, beispielsweise ein Hochspannungskabel, ein erdseitiges Anschlusselement für eine Erdung und einen in Stromflussrichtung zwischen den beiden Anschlusselementen liegenden Ableiter mit einem äußeren Isolationselement, insbesondere einem Hochspannungsisolationselement, und einer durch das Isolationselement hindurch geführten elektrisch leitenden Ableitungseinheit.
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Die Ableitungseinheit umfasst vorteilhafterweise ein Widerstandsmittel mit einem spannungsabhängigen ohmschen Widerstand, der mit steigender Spannung abnimmt, insbesondere im Bereich zwischen 1 kV und 10 kV. Auf diese Weise kann eine Stromstoßableitung gegen Erde einfach erreicht werden. Das Widerstandsmittel ist zweckmäßigerweise für die Aufnahme von Überspannungsleistung über 1 GW während der Abführung von durchschnittlicher Blitzleistung gegen Erde ausgelegt. Das Widerstandsmittel kann dergestalt sein, dass er sich bei einem Hochspannungsstoß ausdehnt. Hierdurch kann ein großer Teil der Energie eines Blitzstromstoßes im Widerstandsmittel aufgenommen werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Isolationsgehäuse eine Schnittstelle nach außen auf, zur lösbaren Befestigung eines außen liegenden Leiters, wobei der Überspannungsableiter mit der Schnittstelle über ein Verbindungsmittel elektrisch verbunden ist. Auf diese Weise kann ein Hochspannungsanschluss des Isolationsgehäuses bzw. des Überspannungsableiters einfach erreicht werden. Die Schnittstelle kann einen Stecker aufweisen, in den beispielsweise ein Hochspannungskabel von außen einsteckbar ist. Von außen bzw. nach außen bezieht sich vorteilhafterweise auf die Außenseite des Isolationsgehäuses.
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Der Überspannungsableiter weist üblicherweise eine Hochspannungsseite und eine Erdungsseite auf. Entweder die Hochspannungsseite oder die Erdungsseite können über das Verbindungsmittel elektrisch mit der Schnittstelle verbunden sein. Es ist auch möglich, dass zwei Schnittstellen vorhanden sind und sowohl die Hochspannungsseite als auch die Erdungsseite mit jeweils einer Schnittstelle über jeweils ein Verbindungsmittel elektrisch verbunden ist.
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Weiter ist es besonders vorteilhaft, wenn das Verbindungsmittel einen flexiblen Stromleiter aufweist. Bei Aufnahme eines Stromstoßes im Überspannungsableiter nimmt dieser eine hohe Energie auf. Hierbei kann es dazu kommen, dass eine Ableitungseinheit des Überspannungsableiters durch die Aufnahme der Energie größer wird und sich entsprechend ausdehnt. Dann ist es vorteilhaft, wenn die Ausdehnungsstrecke durch ein flexibles Bauteil aufgefangen werden kann. In einfacher Weise kann dies durch den flexiblen Stromleiter geschehen, der bei einer Ausdehnung elastisch verformt werden kann, sodass durch die Ausnehmung keine die Lebensdauer der Blitzableitereinheit einschränkende plastische Deformation eintritt.
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Der flexible Stromleiter umfasst zweckmäßigerweise ein Drahtgeflecht zur Stromführung. Auch ein flexibles Kabel mit einer Vielzahl von parallelen, gezwirbelten oder verflochtenen Drähten ist vorteilhaft. Zweckmäßigerweise ist der flexible Stromleiter ein Hochspannungskabel.
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Die Flexibilität des Stromleiters kann so verstanden werden, dass eine Verformung von zumindest 1 cm rein elastisch ermöglicht ist. Zweckmäßigerweise wird eine elastische Verformung von zumindest 1 cm mit einer Druckkraft von maximal 10 Newton erreicht, sodass die elastische Verformung ohne große Kraft vonstatten gehen kann. Die Verformung bzw. Annäherung von zumindest 1 cm kann vorteilhafter Weise durch max. 10 Newton erreicht werden, insbesondere maximal 1 Newton.
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Vorteilhafterweise ist das Verbindungsmittel in der Weise flexibel, dass es eine Annäherung eines Anschlusselements des Überspannungsableiters an die Schnittstelle im üblichen Betrieb erlaubt. Das Anschlusselement kann das hochspannungsseitige Anschlusselement und/oder das erdungsseitige Anschlusselement sein, je nachdem wo der oder die Schnittstellen relativ zum Überspannungsleiter angeordnet sind. Durch die Möglichkeit der Annäherung des Verbindungsmittels bzw. seines Anschlusselements an die Schnittstelle wird eine Ausdehnungsrichtung des Überspannungsableiters oder eines seiner Elemente in Richtung der Schnittstelle erlaubt. Dies gestattet eine Längsanordnung von Überspannungsableiter und Schnittstelle in Ausdehnungsrichtung, was insbesondere bei einer horizontalen Anordnung dieser Längsrichtung einen sehr flachen Dachaufbau erlaubt. Anstelle der genau horizontalen Anordnung ist auch eine Anordnung denkbar und vorteilhaft, die lediglich eine horizontale Komponente aufweist, wobei ein Winkel von zumindest 45 Grad zur Vertikalen sinnvoll ist.
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Zweckmäßigerweise ist zumindest ein Teil der Schnittstelle innerhalb des Isolationsgehäuses angeordnet. Hierdurch kann auch die Schnittstelle von Außeneinflüssen geschützt werden. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Schnittstelle eine außen liegende Isolation aufweist. Hierdurch kann ein hohes elektrisches Spannungspotential vom Isolationsgehäuse beabstandet gehalten werden.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Schnittstelle in das Isolationsgehäuse hinein eine eigene Hochspannungsisolierung aufweist. Auch hierdurch kann das Hochspannungspotential von einer Wandung des Isolationsgehäuses beabstandet gehalten werden. Die Hochspannungsisolierung weist vorteilhafterweise zumindest 10%, insbesondere mindestens 25% der Isolationswirkung einer Hochspannungsisolation des Überspannungsableiters auf. Die Isolationswirkung bezieht sich hierbei auf die Spannungsfestigkeit, sodass die Hochspannungsisolierung der Schnittstelle gegen zumindest ein Viertel der Hochspannung spannungsfest ist wie die Hochspannungsisolierung des Überspannungsableiters.
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Das Isolationsgehäuse ermöglicht eine flachen Bauweise der Schienenfahrzeugblitzableitereinheit und hierdurch einen flachen Dachaufbau des Schienenfahrzeugs. Hierbei kann das Isolationsgehäuse innerhalb des Dachaufbaus des Schienenfahrzeugs, jedoch auch außerhalb des Dachaufbaus angeordnet sein, sodass es beispielsweise aus dem Dachaufbau nach oben herausragt oder sogar gänzlich auf dem Dach angeordnet ist. Durch die gute Isolierung der Hochspannung innerhalb des Isolationsgehäuses durch das Isolationsgehäuse selbst ist es jedoch auch möglich, das Isolationsgehäuse im Fahrzeuginneren anzuordnen. Hierbei ist eine Anordnung unterhalb einer wasserdichten Dachoberseite innerhalb des Dachaufbaus denkbar, wobei es jedoch auch möglich und vorteilhaft ist, das Isolationsgehäuse unterhalb des Dachaufbaus anzuordnen beispielsweise im Unterflurbereich des Fahrzeugs. Da dort üblicherweise mehr Raum vorhanden ist als im Dachbereich des Fahrzeugs kann hierdurch ein klein bauender Dachbereich besonders begünstigt werden.
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Bei einer solchen Anordnung innerhalb des Fahrzeuginneren ist es zweckmäßig, wenn die Hochspannungszuführung von einem Blitzableiterelement über ein isoliertes Kabel zum Isolationsgehäuse führt. Dieses Kabel ist zweckmäßigerweise mit einer leitenden äußeren Abschirmung umgeben, die zweckmäßigerweise geerdet ist. Hierfür ist ein Metallgeflecht vorteilhaft. Zwischen den äußeren Abschirmungsmantel des Kabels und der Isolationshülle des Kabels um den inneren Stromleiter ist zweckmäßigerweise eine Vermittlungsschicht angeordnet, die eine Leitfähigkeit zwischen derjenigen des Isolators und des Abschirmungsmantels aufweist. Vorteilhaft ist hierbei eine Kohleschicht, die insbesondere sehr homogen ausgeführt ist. Durch diese Anordnung kann das bei einem Blitzeinschlag stoßartig auftretende Potential innerhalb der Schirmung so geführt werden, dass das Kabel keinen Schaden nimmt.
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Zweckmäßigerweise umgibt das Isolationsgehäuse den Überspannungsableiter vollständig, insbesondere auch eine Schnittstelle zumindest überwiegend. Zu Wartungszwecken ist es hierbei vorteilhaft, wenn das Isolationsgehäuse eine Wartungsöffnung aufweist, die einen Zugriff zum Überspannungsableiter und insbesondere auch zur Schnittstelle erlaubt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wartungsöffnung in der Weise aufgebaut ist, dass das Isolationsgehäuse bei offener Wartungsöffnung in zumindest zwei Gehäuseteile geteilt ist. Hierdurch kann der Überspannungsableiter in einfacher Weise aus dem Isolationsgehäuse herausgenommen und ausgetauscht werden.
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Vorteilhafterweise sind die beiden Gehäuseteile bei geschlossenem Isolationsgehäuse ineinander gesteckt. Bei einer Wartung oder Reparatur können die beiden Gehäuseteile auseinander gezogen und voneinander getrennt werden und die Wartung oder Reparatur kann durchgeführt werden. Zum Verschließen des Isolationsgehäuses können die beiden Gehäuseteile wieder zusammengesteckt werden.
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Auch nach dem Zusammenfügen sind die beiden Gehäuseteile zweckmäßigerweise nicht so dicht zusammengesteckt, dass das Innere des Isolationsgehäuses hermetisch abgeschlossen wäre. Bilden die beiden Gehäuseteile im geschlossenen Zustand des Isolationsgehäuses zwischen sich eine Belüftungsöffnung, so kann der Bildung von Kondenswasser effektiv entgegengewirkt werden. Außerdem kann bei einer solchen Anordnung auf eine zusätzliche Belüftungsöffnung verzichtet werden.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Isolationsgehäuse in einem geschlossenen Zustand mit zumindest einem Druckableiter, insbesondere einer Öffnung, versehen ist, der bei einer durch einen durchschnittlichen Blitzeinschlag verursachten Ausdehnung einer Ableitereinheit einen Überdruck im Isolationsgehäuse auf maximal 1 bar Überdruck begrenzt. Der Druck von Druckwellen ist hierbei ausgenommen.
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Sollte sich doch Kondenswasser bilden oder in einer anderen unerwünschten Art Wasser im Isolationsgehäuse vorhanden sein, beispielsweise durch ein Eindringen von außen, so sollte dieses Wasser nach außen abgeführt werden. Dies ist in einer besonders einfachen Weise dadurch möglich, wenn die beiden Gehäuseteile im geschlossenen Zustand des Isolationsgehäuses zwischen sich eine Öffnung bilden, aus der das Wasser nach unten abfließen kann.
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Bei einem Blitzeinschlag wird ein hohes elektrisches Potential in das Isolationsgehäuse eingeführt. Diese Überspannung wird zwar durch das Isolationsgehäuse nach außen abgeschirmt, es ist jedoch möglich, dass auch außerhalb des Isolationsgehäuses, insbesondere direkt an der Außenwandung des Isolationsgehäuses hohe Feldstärken auftreten. Eine homogene Feldverteilung außerhalb des Isolationsgehäuses kann dadurch erreicht werden, wenn dieses eine Zylinderform aufweist. Äußere Kanten, an denen sich extreme Felddichten bilden, können so vermieden werden. Anstelle des Zylinders sind auch andere Rotationsformen denkbar, beispielsweise ein Rotationsellipsoid bzw. ein Teil davon. Eine Zylinderform hat außerdem den Vorteil, dass zwei Gehäuseteile des Isolationsgehäuses besonders einfach ineinander gesteckt werden können.
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Wie oben beschrieben ist es vorteilhaft, wenn zur Wartung oder Reparatur ein Gehäuseteil des Isolationsgehäuses vom anderen entfernt werden kann, um einen einfachen Zugang zum Inneren des Isolationsgehäuses zu ermöglichen. Eine vorteilhafte Variante besteht hierbei darin, zumindest eines der Gehäuseteile so vom anderen wegzubewegen, dass es sich parallel zu einem Stromleiter, der durch dieses Gehäuseteil hindurchgeführt ist bewegt. Um dies zu ermöglichen wird vorgeschlagen, dass das Isolationsgehäuse eine Hochspannungsdurchführung und/oder eine Erdungsdurchführung aufweist, das Isolationsgehäuse teilbar ist und eines der beiden Gehäuseteile so von dem anderen trennbar ist, dass es über einen durch seine Durchführung hindurch geführten Stromleiter schiebbar ist. Hierbei sind die beiden Durchführungen zweckmäßigerweise gegenüber angeordnet. Hierdurch kann es in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ermöglicht werden, dass beide Gehäuseteile jeweils über einen durch ihre Durchführungen hindurch geführten Stromleiter schiebbar sind.
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Insbesondere bei Anordnung der Schienenfahrzeugblitzableitereinheit im Dach bzw. innerhalb des Dachaufbaus ist es vorteilhaft, wenn der Überspannungsableiter waagerecht angeordnet ist. Diese waagerechte Anordnung bezieht sich zumindest auf denjenigen Teil des Überspannungsableiters, der innerhalb des Isolationsgehäuses liegt. Eine Anordnungsrichtung kann hierbei so verstanden werden, dass sie von einem hochspannungsseitigen Anschlusselement zu einem erdungsseitigen Anschlusselement des Überspannungsableiters bzw. in Gegenrichtung verläuft. Die waagerechte Anordnung bezieht sich hierbei auf einen Stand des Schienenfahrzeugs auf einem horizontalen Untergrund, sodass auch beispielsweise ein Dach horizontal bzw. waagerecht ausgerichtet ist. Allgemeiner gesprochen ist es vorteilhaft, wenn die Anordnungsrichtung zwischen den Anschlusselementen eine horizontale Komponente aufweist. Die Richtung ist hierbei zweckmäßigerweise in einem Winkel größer 45 Grad zur Vertikalen ausgerichtet, insbesondere in einem Winkel größer 75 Grad.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 eine Schienenfahrzeugblitzableitereinheit mit einem Überspannungsableiter in einem Isolationsgehäuse und
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2 die Schienenfahrzeugblitzableitereinheit mit geöffnetem Isolationsgehäuse.
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1 zeigt eine Schienenfahrzeugblitzableitereinheit 2 auf einem Fahrzeugelement 4, an dem es durch eine Befestigungseinheit 6 mit einer Anzahl von Füßen 8 befestigt ist. Das Fahrzeugelement 4 ist ein Boden in einem Unterflurbereich des Schienenfahrzeugs, in dem die Einheit 2 des Schienenfahrzeugblitzableiters angeordnet ist. Die Einheit 2 ist Teil eines Schienenfahrzeugblitzableiters, der neben den in den Figuren gezeigten Elementen ein Feststoffkabel auf dem Fahrzeugdach umfasst, das mit Ableitereinheiten auf dem Dach verbunden ist, in die der Blitz einschlagen kann. Die blitzerzeugte Hochspannung wird über das Feststoffkabel und ein weiteres Hochspannungskabel 10 zur Einheit 2 übertragen und der Strom wird über eine Erdung 12 abgeleitet.
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Die Schienenfahrzeugblitzableitereinheit 2 weist einen Überspannungsableiter 14 auf, der ein hochspannungsseitiges Anschlusselement 16, ein erdseitiges Anschlusselement 18 und einen zwischen den beiden Anschlusselementen 16, 18 liegenden Ableiter 20 aufweist. Der Ableiter 20 umfasst eine Ableitungseinheit 21, die mit den beiden Anschlusselementen 16, 18 elektrisch verbunden und von einem Isolationselement 22 in Form eines Tellerisolators umgeben ist. Die Ableitungseinheit 21 weist eine Reihe von Leitungselementen mit einem spannungsabhängigen Widerstand auf, deren Widerstand bei anliegender Hochspannung niederohmig wird, sodass der blitzerzeugte Stromstoß durch das Ableitungseinheit 21 zur Erdung 12 geführt wird.
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Weiter weist die Schienenfahrzeugblitzableitereinheit 2 eine Schnittstelle 24 mit zwei Anschlusselementen 26, 28 auf, die über einen Leiter 56 elektrisch miteinander verbunden sind. Das Anschlusselement 28 ist über ein flexibles Verbindungsmittel 30 in Form eines Hochspannungskabels mit dem Hochspannungsanschlusselement 16 elektrisch verbunden. Das Anschlusselement 26 ist mit einem Haltemittel 32 verbunden, das fest in ein Isolationsgehäuse 34 eingebettet ist. Das Anschlusselement 26 ist beispielsweise über einen Bajonettverschluss mit dem Haltemittel 32 verbunden, sodass es innerhalb des Isolationsgehäuses 34 fixiert ist. Das Hochspannungskabel 10 ist ebenfalls elektrisch mit dem Haltemittel 32 verbunden, beispielsweise durch eine Steckverbindung. Die beiden Anschlusselemente 26, 28, der dazwischen liegende Leiter 56, das Isolationselement 36 um den Leiter 56 und das Haltemittel 32 sind Bestandteile der Schnittstelle 24.
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Das Isolationsgehäuse 34 weist zwei Gehäuseteile 38, 40 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel jeweils zylinderförmig ausgeführt sind. Das Gehäuseteil 40 umgibt die Schnittstelle 24 rundum und das Gehäuseteil 38 rundum den Überspannungsableiter 14. Die beiden Gehäuseteile 38, 40 sind ineinander gesteckt und über Abstandhalter 42 so voneinander beabstandet, dass sie zwischen sich eine Öffnung 44 nach außen bilden. Durch diese Öffnung 44 ist der Innenraum innerhalb des Isolationsgehäuses 34 belüftet und Wasser kann aus dem Innern des Isolationsgehäuses 34 nach außen abfließen. Das Isolationsgehäuse 34 umgibt den Überspannungsableiter 14 und die Schnittstelle 24 wetterfest, sodass beispielsweise von oben tropfendes oder schräg fliegendes Wasser nicht an den den Überspannungsableiter 14 gelangen kann.
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Weiter ist das Isolationsgehäuse 34 mit einer Öffnung versehen, durch ein elektrischer Leiter 46 nach außen ragt. Die Öffnung ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Erdungsdurchführung 54 und der Leiter 46 eine Stromschiene. Der Leiter 46 ist mit der Erdung 12 elektrisch verbunden.
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Bei einem Blitzeinschlag in das Schienenfahrzeug wird der vom Blitz erzeugte Stromstoß über den Überspannungsableiter 14 der Erdung 12 zugeführt. Hierbei nimmt die Ableitungseinheit 21 des Überspannungsableiter 14 sehr viel Energie auf und dehnt sich deutlich aus. Entsprechend wird das Hochspannungs-Anschlusselement 16 in Richtung zur Schnittstelle 24 bewegt. Hierfür ist es beweglich zum Isolationselement 22 des Überspannungsableiters 14 angeordnet. Die Bewegung des Anschlusselements 16 zur Schnittstelle 24 hin kann mehrere Zentimeter betragen. Durch die Flexibilität des Verbindungsmittels 30 ist diese Bewegung ohne Weiteres möglich, da das Verbindungsmittel 30 mit geringem Kraftaufwand unterhalb 1 Newton der Bewegung des Anschlusselements 16 nachfolgt. Um dies zu ermöglichen, ist das Verbindungsmittel 30 mit einem elektrischen Leiter aus einer Vielzahl von Metalllitzen ausgestattet.
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Der Überspannungsableiter 14 ist waagerecht angeordnet, die beiden Anschlusselemente 16, 18 stehen sich also waagerecht gegenüber, also bei waagerecht stehendem Fahrzeug ist diese Ausrichtung senkrecht zur Gravitationsrichtung gerichtet. Durch die waagerechte Lage des Überspannungsableiters 14 wird ein sehr flacher Aufbau der Schienenfahrzeugblitzableitereinheit 2 erreicht. Allerdings ist das Hochspannungsanschlusselement 16 auch relativ nah am Fahrzeugelement 4 angeordnet, sodass eine reine Luftstrecke mit dieser Nähe nicht ausreichen würde, um einen unerwünschten Überschlag vom Anschlusselement 16 auf das Fahrzeugelement 4 bei einem Blitzeinschlag zuverlässig zu verhindern.
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Die ausreichende Isolation wird durch das Isolationsgehäuse 34 erreicht, das um den gesamten Überspannungsableiter 14 inklusive seines Hochspannungsanschlusselements 16 angeordnet ist. Außerdem ist es auch um das Hochspannungsanschlusselement 28 der Schnittstelle 24 angeordnet. Durch seine zylindrische Form im Bereich um die beiden Anschlusselemente 16, 28 herum, also um die gesamte im Isolationsgehäuse 34 offene Hochspannungsführung des Elements 2 herum, verbleibt das elektrische Feld um das Isolationsgehäuse 34 ausreichend homogen, um Überschläge zuverlässig zu verhindern. Die Rotationsachse der Zylinderform ist parallel zur Ausrichtung des Überspannungsableiters 14 ausgerichtet.
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Zur Wartung der Schienenfahrzeugblitzableitereinheit 2 können die beiden Gehäuseteile 38, 40 in einfacher Weise voneinander getrennt werden, sodass ein einfacher Zugang sowohl zum Überspannungsableiter 14 als auch zur Schnittstelle 24 erreicht wird. Eine solche Anordnung ist in 2 dargestellt. Das Gehäuseteil 38 wird zum Öffnen des Isolationsgehäuses 24 relativ zum Überspannungsableiter 14 verschoben, und zwar zweckmäßigerweise parallel zu dessen Ausrichtung. Der Leiter 46 in Form einer Stromschiene gleitet hierbei durch die Öffnung des Gehäuseteils 38, sodass dieses eindimensional beweglich gehalten bleibt. Anstelle des Haltemittels 32 ist es möglich, dass die Schnittstelle 24 analog zum Überspannungsableiter 14 mit dem Hochspannungskabel 10 verbunden ist, dieses also durch eine Hochspannungsdurchführung in das Innere des Gehäuseteils 40 einziehbar ist. Bei geöffnetem Isolationsgehäuse 34 weisen beide Gehäuseteile 38, 40 jeweils eine Wartungsöffnung 52 auf, durch die der Überspannungsableiter 14 beziehungsweise die Schnittstelle 14 zugänglich sind.
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Zum Austausch des Überspannungsableiters 14 kann die Verbindung 30 gelöst werden und der Überspannungsableiter vom Leiter 46 getrennt werden, beispielsweise durch ein Abschrauben, sodass er aus dem Isolationsgehäuse 34 entfernbar ist. Auch die Schnittstelle 24 kann in einfacher Form aus dem anderen Gehäuseteil 40 entfernt werden, da sie bei geöffneten Isolationsgehäuse 34 frei zugänglich ist.
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Zur stabilen Halterung sowohl des Überspannungsableiters 14 im Gehäuseteil 38 als auch der Schnittstelle 24 im Gehäuseteil 40 sind beide Gehäuseteile mit einem Lager 48, 50 ausgestattet, auf denen die Schnittstelle 24 beziehungsweise der Überspannungsableiter 14 aufliegt. Die Lager 48, 50 sind als Hochspannungsisolatoren aufgebaut und wie der Ableiter 20 und das Isolationselement 36 mit einer gerippten Außenkontur zur Verlängerung eine elektrischen Kriechstrecke versehen. Sie können als Tellerisolatoren ausgeführt sein.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Beispiel eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
