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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeugantriebssystem mit einem Kraftmaschinen-Leistungserzeugungs-Antriebsschema.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Eine Antriebsleistungsquelle ist zum Antreiben eines Schienenfahrzeugs wesentlich und es ist, während das Fahrzeug fährt, wichtig, die Antriebsleistung zum Antreiben des Fahrzeugs aus der Antriebsleistungsquelle zu erzeugen und ein Antriebssystem normal zu betreiben, um die Räder zu drehen.
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Im Allgemeinen sind als Antriebsleistungsquelle zum Fahren des Schienenfahrzeugs die zwei folgenden Arten möglich:
- (1) Leistung wird von einer Leistungserzeugungsausrüstung auf der Bodenseite durch eine Leistungsversorgungsausrüstung wie eine Oberleitung an das Fahrzeug geliefert (elektrifizierte Trasse).
- (2) Eine Kraftmaschine oder dergleichen ist an dem Fahrzeug montiert (nicht-elektrifizierte Trasse).
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In dem Fall der elektrifizierten Trasse, die eine Antriebsleistungsquelle wie die Leistungserzeugungsausrüstung auf der Bodenseite besitzt, wird die Leistung, die durch die Leistungsversorgungsausrüstung wie eine Oberleitung geliefert wird, in dem Fahrzeug abgenommen. Dann wird ein Elektromotor durch einen Traktionsumsetzer oder dergleichen angetrieben und eine Traktionskraft wird zwischen den Rädern und der Schiene erzeugt, so dass das Fahrzeug angetrieben wird (Elektrotriebzug).
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Andererseits ist bei der nicht-elektrifizierten Trasse, die keine Antriebsleistungsquelle wie die Leistungserzeugungsausrüstung auf der Bodenseite besitzt, die Antriebsleistungsquelle eine Kraftmaschine an dem Fahrzeug und die Kraftmaschine treibt den Leistungsgenerator an. Dann wird durch die erzeugte Leistung ein Elektromotor mittels eines Traktionsumsetzers oder dergleichen angetrieben und eine Traktionskraft wird zwischen den Rädern und der Schiene erzeugt, so dass das Fahrzeug angetrieben wird (elektrischer Triebwagen, dieselelektrischer Triebzug). Ferner gibt es bei dem Fahrzeug, in dem die Antriebsleistungsquelle eine Kraftmaschine ist, zudem ein Schema, bei dem die Räder direkt durch Steuern der Wellenausgabe der Kraftmaschine mit einem Getriebe oder dergleichen angetrieben werden und eine Traktionskraft wird zwischen den Rädern und der Schiene erzeugt, so dass das Fahrzeug angetrieben wird (Triebwagen, Dieseltriebzug).
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Das Fahrzeug, in dem die Antriebsleistungsquelle eine Kraftmaschine ist, erzeugt Betriebsgeräusche wie etwa das Explosionsgeräusch im Zylinder, das erzeugt wird, wenn die Kraftmaschinenleistung ausgegeben wird, oder das Turboladerumdrehungsgeräusch, wenn Ansaugluft an die Kraftmaschine geliefert wird, und das Umdrehungsgeräusch eines Kühlungslüfters, wenn das Kühlmittel für die Kraftmaschine gekühlt wird. Die Schallleistung des Explosionsgeräusches im Zylinder und des Turboladerumdrehungsgeräusches wird vor allem lauter, wenn die Kraftmaschinenleistung zunimmt. Andererseits wird der Kühlungslüfter im Allgemeinen durch die Drehung der Kraftmaschine selbst angetrieben und daher ist die Schallleistung des Umdrehungsgeräusches proportional zu der Drehzahl der Kraftmaschine. Das Umdrehungsgeräusch des Kühlungslüfters ist proportional zu der sechsten Potenz der Drehzahl und daher wird das Umdrehungsgeräusch mit einer beschleunigten Rate laut, wenn die Drehzahl steigt. Daher dominiert in einem hohen Drehzahlbereich das Umdrehungsgeräusch des Kühlungslüfters den Kraftmaschinenlärm.
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Der Kraftmaschinenlärm wird in Umgebungsbereichen von Bahnhöfen, insbesondere auf Bahnsteigen, als Problem angesehen. Wenn ein Zug von einem Bahnhof abfährt, erreicht die Kraftmaschine bei der Beschleunigung des Fahrzeugs Maximalleistung und unter Umständen, bei denen das Umdrehungsgeräusch des Kühlungslüfters dominiert, durchfährt der Zug den Bahnsteig, an dem viele Passagiere warten, und durchfährt ferner Stadtteile in der Nachbarschaft des Bahnhofs. Obgleich der Kraftmaschinenlärm von dem Volumen einer Kraftmaschine abhängt, wird bei einer Kraftmaschine für einen üblichen elektrischen Triebwagen (dieselelektrischen Triebzug) zu der Zeit der Maximalleistung ein Kraftmaschinenlärm gemessen, der 100 dBA an einer Position, die etwa 10 m von der Seitenfläche des Fahrzeugs entfernt ist, überschreitet.
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Im Übrigen kann die Kraftmaschinenleistung nicht bei jeder Drehzahl erzeugt werden. Eine Kraftmaschinenleistungsvermögenskurve, die die Maximalleistung für jede Drehzahl spezifiziert, ist für jede Kraftmaschine definiert. Ferner ist eine Kraftstoffverbrauchskarte, die den Kraftstoffverbrauch für die Drehzahl und die Leistung der Kraftmaschine spezifiziert, definiert und kann bei der Gestaltung eines energiesparbewussten Antriebssystems nicht ignoriert werden. Zum Beispiel ist als ein Verfahren zum natürlichen Durchführen des Verfolgens der Kraftmaschinendrehzahl zu der Zeit des Anstiegs der Kraftmaschinenleistung zum Zweck der Abgasreduktion und der Kraftstoffverbrauchsreduktion der Kraftmaschine eine Definition der Kraftmaschinenleistungskurve bekannt, bei der die Kraftmaschinenleistung zu der dritten Potenz der Drehzahl proportional ist ((Kraftmaschinenleistung) = F((Kraftmaschinendrehzahl)^3)).
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Als ein Steuersystem für eine Dieseltriebwagen-Antriebsvorrichtung, das sich auf die Betriebspunktverwaltung in dem stabilen Zustand und dem Übergangszustand einer Kraftmaschine konzentriert und das die Betriebssteuerung der Kraftmaschine an einem gewünschten Betriebspunkt aus Sicht der Abgasreduktion und der Kraftstoffverbrauchsreduktion ermöglicht, gibt es ein ”Steuersystem für eine Dieseltriebwagen-Antriebsvorrichtung”, das in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-191715 (Patentdokument 1) gezeigt ist.
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Das ”Steuersystem für eine Dieseltriebwagen-Antriebsvorrichtung” in Patentdokument 1 beschreibt ein Steuersystem für eine Dieseltriebwagen-Antriebsvorrichtung, das ein Zugsteuersystem ist, das eine Kraftmaschine, einen Leistungsgenerator, der durch die Kraftmaschine angetrieben werden soll, einen Umsetzer, um die Wechselstromleistungsausgabe durch den Leistungsgenerator in Gleichstromleistung umzuwandeln, einen Hauptelektromotor, um das Fahrzeug zu bewegen, und eine Wechselrichtervorrichtung, um Wechselstromleistung durch Umwandeln der Gleichstromleistung zu erzeugen und den Hauptelektromotor anzutreiben, umfasst und das vorher einen Kraftmaschinenbetriebspunkt als ein Steuerziel der Kraftmaschine festlegt und die Wechselrichtervorrichtung derart steuert, dass der Betriebspunkt der Kraftmaschine dem festgelegten Kraftmaschinenbetriebspunkt folgt.
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7 ist ein Diagramm, das ein Betriebspunkt-Regelungsverfahren in einer Kraftmaschinenbetriebs-Regelungseinheit zeigt, das in 3 von Patentdokument 1 gezeigt ist.
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Eine Kraftmaschinensteuervorrichtung vergleicht einen Gesamtenergieverbrauchswert ”ΣP” 126, der den Energieverbrauch der Wechselrichtervorrichtung umfasst, mit den Informationen über den Kraftmaschinenbetriebspunkt ”P(n)” 128 und regelt dann, wenn der Kraftmaschinenbetriebspunkt nicht in einen Bereich P(n) ± δP fällt, einen Kraftmaschinendrehzahl-Befehlswert von einer Kraftmaschinendrehzahl-Befehlseinheit, erzeugt einen derartigen Kraftmaschinendrehzahl-Befehlsregelungswert ”n**” 124, dass der Kraftmaschinenbetriebspunkt innerhalb eines gewünschten Betriebspunktbereiches (in einem Bereich P(n) ± δP) liegt, und übermittelt diesen an die Kraftmaschine. Der Zeitverlauf der Kraftmaschinenleistung wird in die Wechselrichtersteuervorrichtung eingespeist und das Drehmoment des Hauptelektromotors, um die Wechselstromleistung der Wechselrichtervorrichtung anzutreiben, wird gesteuert.
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Wie oben beschrieben erzeugt das Fahrzeug, in dem die Antriebsleistungsquelle eine Kraftmaschine ist, nicht nur das Explosionsgeräusch im Zylinder und das Turboladerumdrehungsgeräusch, die lauter werden, wenn die Kraftmaschinenleistung steigt, sondern auch das Umdrehungsgeräusch des Kühlungslüfters, dessen Schallleistung proportional zu der sechsten Potenz der Drehzahl der Kraftmaschine ist. Daher steigt die Schallleistung in dem Kraftmaschinenlärm mit einer beschleunigten Rate, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine steigt, und das Umdrehungsgeräusch des Kühlungslüfters dominiert in einem hohen Drehzahlbereich den Kraftmaschinenlärm.
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Daher ist es zum Reduzieren des Kraftmaschinenlärms nur notwendig, die Drehzahl der Kraftmaschine zu reduzieren. Durch die Leistungseigenschaften der Kraftmaschine ist die Kraftmaschinenleistung bei einer niedrigen Drehzahl im Allgemeinen beschränkt. Ferner sind wie ebenfalls in Patentdokument 1 beschrieben Beschränkungen für die Beziehung zwischen der Drehzahl und der Kraftmaschinenleistung zu Verwirklichungszwecken von anderen Aspekten als der Kraftmaschinenlärmreduktion wie etwa der Abgasreduktion und der Kraftstoffverbrauchsreduktion der Kraftmaschine in vielen Fällen vorgesehen. Daher sind, wenn nur der Kraftmaschinenlärmreduktion und der Verringerung der Drehzahl Beachtung geschenkt wird, die Antriebskraft des Fahrzeugs, an das die Leistung geliefert wird, und der Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung eingeschränkt und die Fahrt des Zuges kann behindert werden. Zusätzlich gibt es Bedenken bezüglich der Beeinträchtigung der Einhaltung der Abgasregulierung und der Erfüllung des CO2-Reduktionsziels.
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Antriebssystem für ein Schienenfahrzeug mit einem Kraftmaschinen-Leistungserzeugungs-Antriebsschema bereitzustellen, dass die Reduktion des Kraftmaschinenlärms an einem Bahnsteig verwirklicht, ohne die Kraftmaschinenleistung zu beschränken, die für den Antrieb eines Fahrzeugs nötig ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In der vorliegenden Erfindung reduziert ein Schienenfahrzeugantriebssystem mit einem Kraftmaschinen-Leistungserzeugungs-Antriebsschema dann, wenn ein Zug von einem Bahnhof abfährt, den Energieverbrauch einer Zusatzeinrichtung auf einen vorgesehenen Beschränkungswert und unterdrückt die Kraftmaschinenerzeugungsleistung, während das Fahrzeug neben einem Bahnsteig fährt, und liefert daher die für den Antrieb eines Fahrzeugs nötige Kraftmaschinenleistung bei einer geringeren Kraftmaschinendrehzahl. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich die Drehzahl der Kraftmaschine ab dem Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug von dem Bahnhof abfährt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem es den Bahnsteig verlässt, zu reduzieren und den Lärm, der von der Kraftmaschine erzeugt wird, zu reduzieren, ohne das Fahrleistungsvermögen des Fahrzeugs zu beeinträchtigen.
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Als Effekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Schienenfahrzeugantriebssystem bereitzustellen, das die Reduktion des Kraftmaschinenlärms an einem Bahnsteig verwirklicht, ohne die Kraftmaschinenleistung zu beschränken, die für den Antrieb eines Fahrzeugs nötig ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Diagramm, das die grundlegende Anordnung einer Ausführungsform in einem Schienenfahrzeugantriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Diagramm, das die Anordnung und die Verbindung von Einrichtungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist ein Diagramm, das den Betrieb von Einrichtungen zeigt, wenn der Zug von dem Bahnhof in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abfährt;
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4 ist ein Diagramm, das ein Verhalten eines Effektivleistungspunktes für eine Kraftmaschinenleistungskurve in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist ein Funktionsblockdiagramm zum Verwirklichen einer Kraftmaschinenlärm-Reduktionssteuerung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Kraftmaschinenlärm-Reduktionssteuerung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
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7 ist ein Diagramm, das ein Betriebspunkt-Regelungsverfahren in einer Kraftmaschinenbetriebs-Regelungseinheit zeigt, das in 3 von Patentdokument 1 gezeigt wird.
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Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mittels der Zeichnungen erklärt.
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[Ausführungsform 1]
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1 ist ein Diagramm, das die grundlegende Anordnung einer Ausführungsform in einem Schienenfahrzeugantriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Fahrzeuge 1a, 1b, 1c, 1d oder ein Teil von ihnen sind die Fahrzeuge, die einen Zugverband bilden. Das Fahrzeug 1a und das Fahrzeug 1b sind durch eine Kupplung 2a verbunden. Ebenso sind das Fahrzeug 1b und das Fahrzeug 1c durch eine Kupplung 2b verbunden und das Fahrzeug 1c und das Fahrzeug 1d durch eine Kupplung 2c verbunden.
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Das Fahrzeug 1a wird von Radsätzen 5a, 5b durch ein Gestell 4a und von Radsätzen 5c, 5d durch ein Gestell 4b auf den Schienenoberflächen, die nicht in der Figur gezeigt sind, getragen. Das Fahrzeug 1b wird von Radsätzen 5e, 5f durch ein Gestell 4ca und von Radsätzen 5g, 5h durch ein Gestell 4d auf den Schienenoberflächen, die nicht in der Figur gezeigt sind, getragen. Das Fahrzeug 1c wird von Radsätzen 5i, 5j durch ein Gestell 4e und von Radsätzen 5k, 5l durch ein Gestell 4f auf den Schienenoberflächen, die nicht in der Figur gezeigt sind, getragen. Das Fahrzeug 1d wird von Radsätzen 5m, 5n durch ein Gestell 4g und von Radsätzen 5o, 5p durch ein Gestell 4h auf den Schienenoberflächen, die nicht in der Figur gezeigt sind, getragen.
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An dem Fahrzeug 1a sind eine Kraftmaschinen-Leistungserzeugungsvorrichtung 6a, die durch eine Kraftmaschine und einen Leistungsgenerator gebildet wird, eine Umsetzervorrichtung 7a, eine Wechselrichtervorrichtung 8a und ein Zuginformations-Steuersystem 11a montiert. Die Wechselstromleistung, die von der Leistungserzeugungsvorrichtung 6a erzeugt wird, wird durch eine Wechselstromleistungsleitung 13a in einen wechselstromseitigen Anschluss der Umsetzervorrichtung 7a eingespeist. Die Umsetzervorrichtung 7a wandelt die eingespeiste Wechselstromleistung in Gleichstromleistung um. Die Gleichstromleistung wird von einem gleichstromseitigen Ausgangsanschluss durch eine Gleichstromleistungsleitung 12a jeweils in einen gleichstromseitigen Anschluss der Wechselrichtervorrichtung 8a und einen gleichstromseitigen Anschluss des später beschriebenen Zusatzleistungssystems 9a, das an dem Fahrzeug 1b montiert ist, eingespeist. Hier in der Ausführungsform ist das Zusatzleistungssystem 9a an dem Fahrzeug 1b montiert, das sich neben dem Fahrzeug 1a befindet, aber ein Fahrzeug, an dem das Zusatzleistungssystem 9a montiert ist, ist nicht darauf beschränkt. Es ist ein Fall, in dem das Zusatzleistungssystem 9a an dem Fahrzeug 1a montiert ist, oder ein Fall, in dem es an einem Fahrzeug montiert ist, das sich nicht neben Fahrzeug 1a befindet, wie beispielsweise dem Fahrzeug 1c oder dem Fahrzeug 1d, möglich. Die Wechselrichtervorrichtung 8a wandelt die eingespeiste Gleichstromleistung in Wechselstromleistung mit einer variablen Spannung und einer variablen Frequenz um, steuert das erzeugte Drehmoment eines nicht in der Figur gezeigten Wechselstrommotors und treibt die Radsätze 5a, 5b, 5c, 5d vollständig oder teilweise durch ein Untersetzungsgetriebe, das nicht in der Figur gezeigt ist, an. Das Zuginformations-Steuersystem 11a ist mit der Umsetzervorrichtung 7a und der Wechselrichtervorrichtung 8a durch fahrzeuginterne Informationsübertragungsmittel 15a verbunden und mit einem später beschriebenen Zuginformations-Steuersystem 11b, das an dem Fahrzeug 1b montiert ist, durch fahrzeugverbindende Informationsübertragungsmittel 16a verbunden.
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An dem Fahrzeug 1b sind das Zusatzleistungssystems 9a, die Dienstleistungsausrüstung 10a und das Zuginformations-Steuersystem 11b montiert. Das Zusatzleistungssystem 9a wandelt die Gleichstromleistung, die durch die Gleichstromleistungsleitung 12a in den gleichstromseitigen Anschluss eingespeist wird, in Wechselstromleistung mit einer konstanten Spannung und einer konstanten Frequenz um. Die Wechselstromleistung wird durch eine Wechselstromleistungsleitung 14a in die Dienstleistungsausrüstung 10a wie etwa eine Klimaanlage oder eine Kochvorrichtung eingespeist. Die Wechselstromleistungsausgabe durch das Zusatzleistungssystem 9a bezieht mehrere Stromversorgungsspezifizikationen wie etwa eine Frequenz von 60 Hz bei einem Wechselstrom von 440 V und eine Frequenz von 60 Hz bei einem Wechselstrom von 220 V ein und kann entsprechend der Vorrichtungsspezifikation der Klimaanlage, der Kochvorrichtung oder dergleichen, die die Dienstleistungsausrüstung 10a darstellen, geliefert werden. Das Zuginformations-Steuersystem 11b ist mit dem Zusatzleistungssystem 9a durch fahrzeuginterne Informationsübertragungsmittel 15b verbunden, mit der Dienstleistungsausrüstung 10a durch fahrzeuginterne Informationsübertragungsmittel 15c verbunden, mit dem Zuginformations-Steuersystem 11a, das an dem Fahrzeug 1a montiert ist, durch die fahrzeugverbindenden Informationsübertragungsmittel 16a verbunden und mit einem später beschriebenen Zuginformations-Steuersystem 11c, das an dem Fahrzeug 1c montiert ist, durch fahrzeugverbindende Informationsübertragungsmittel 16b verbunden.
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An dem Fahrzeug 1d sind eine Kraftmaschinen-Leistungserzeugungsvorrichtung 6b, die durch eine Kraftmaschine und einen Leistungsgenerator gebildet wird, eine Umsetzervorrichtung 7b, eine Wechselrichtervorrichtung 8b und ein Zuginformations-Steuersystem 11d montiert. Die Wechselstromleistung, die von der Leistungserzeugungsvorrichtung 6b erzeugt wird, wird durch eine Wechselstromleistungsleitung 13b in einen wechselstromseitigen Anschluss der Umsetzervorrichtung 7b eingespeist. Die Umsetzervorrichtung 7b wandelt die eingespeiste Wechselstromleistung in Gleichstromleistung um. Die Gleichstromleistung wird von einem gleichstromseitigen Ausgangsanschluss durch eine Gleichstromleistungsleitung 12b jeweils in einen gleichstromseitigen Anschluss der Wechselrichtervorrichtung 8b und einen gleichstromseitigen Anschluss des später beschriebenen Zusatzleistungssystems 9b, das an dem Fahrzeug 1c montiert ist, eingespeist. Hier in der Ausführungsform ist das Zusatzleistungssystem 9b an dem Fahrzeug 1c montiert, das sich neben dem Fahrzeug 1d befindet, aber ein Fahrzeug, an dem das Zusatzleistungssystem 9b montiert ist, ist nicht darauf beschränkt. Es ist ein Fall, in dem das Zusatzleistungssystem 9b an dem Fahrzeug 1d montiert ist, oder ein Fall, in dem es an einem Fahrzeug montiert ist, das sich nicht neben Fahrzeug 1d befindet, wie beispielsweise dem Fahrzeug 1a oder dem Fahrzeug 1b, möglich. Die Wechselrichtervorrichtung 8b wandelt die eingespeiste Gleichstromleistung in Wechselstromleistung mit einer variablen Spannung und einer variablen Frequenz um, steuert das erzeugte Drehmoment eines nicht in der Figur gezeigten Wechselstrommotors und treibt die Radsätze 5m, 5n, 5o, 5p vollständig oder teilweise durch ein Untersetzungsgetriebe, das nicht in der Figur gezeigt ist, an. Das Zuginformations-Steuersystem 11d ist mit der Umsetzervorrichtung 7b und der Wechselrichtervorrichtung 8b durch fahrzeuginterne Informationsübertragungsmittel 15f verbunden und mit einem später beschriebenen Zuginformations-Steuersystem 11c, das an dem Fahrzeug 1c montiert ist, durch fahrzeugverbindende Informationsübertragungsmittel 16c verbunden.
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An dem Fahrzeug 1c sind das Zusatzleistungssystems 9b, die Dienstleistungsausrüstung 10b und das Zuginformations-Steuersystem 11c montiert. Das Zusatzleistungssystem 9b wandelt die Gleichstromleistung, die durch die Gleichstromleistungsleitung 12b in den gleichstromseitigen Anschluss eingespeist wird, in Wechselstromleistung mit einer konstanten Spannung und einer konstanten Frequenz um. Die Wechselstromleistung wird durch eine Wechselstromleistungsleitung 14b in die Dienstleistungsausrüstung 10b wie etwa eine Klimaanlage oder eine Kochvorrichtung eingespeist. Die Wechselstromleistungsausgabe durch das Zusatzleistungssystem 9b bezieht mehrere Stromversorgungsspezifizikationen wie etwa eine Frequenz von 60 Hz und einen Wechselstrom von 440 V und 220 V ein und kann entsprechend der Vorrichtungsspezifikation der Klimaanlage, der Kochvorrichtung oder dergleichen, die die Dienstleistungsausrüstung 10b darstellen, geliefert werden. Das Zuginformations-Steuersystem 11c ist mit dem Zusatzleistungssystem 9b durch fahrzeuginterne Informationsübertragungsmittel 15e verbunden, mit der Dienstleistungsausrüstung 10b durch fahrzeuginterne Informationsübertragungsmittel 15d verbunden, mit dem Zuginformations-Steuersystem 11b, das an dem Fahrzeug 1b montiert ist, durch die fahrzeugverbindenden Informationsübertragungsmittel 16b verbunden und mit dem Zuginformations-Steuersystem 11d, das an dem Fahrzeug 1d montiert ist, durch die fahrzeugverbindenden Informationsübertragungsmittel 16c verbunden.
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Durch die obige Anordnung detektiert das Zuginformations-Steuersystem 11a dann, wenn der offene/geschlossene Zustand eines Eingangs, der nicht in der Figur gezeigt ist, von dem offenen Zustand zu dem geschlossen Zustand übergeht und die Rotorfrequenz (Absolutwert) des Elektromotors, die durch die Wechselrichtervorrichtung 8a berechnet werden soll, sich von null auf einen positiven Wert verschiebt, den Abfahrtzustand des Fahrzeugs, um ein Abfahrtsignal zu erzeugen. Ferner werden basierend auf den Informationen von den Zuginformations-Steuersystemen in den anderen Fahrzeugen des Verbands die Verbandsinformationen wie etwa die Zahl der Fahrzeuge des Zugverbandes und die Eigenfahrzeug-Positionsinformationen, die die Einkopplungsposition des eigenen Fahrzeugs anzeigen, erhalten und eine Bahnsteigfahrstrecke, die eine Strecke ist, die das Fahrzeug fährt, bis es sich von dem Bahnsteig trennt, wird aus den Verbandsinformationen und den Eigenfahrzeug-Positionsinformationen berechnet. Ferner wird die Rotorfrequenz von dem Zeitpunkt des Sendens des Abfahrtsignals integriert und dadurch die zurückgelegte Fahrstrecke berechnet. Nach der Abfahrt von dem Bahnhof wird ein Bahnsteigfahrsignal, das angibt, dass das Fahrzeug neben dem Bahnsteig fährt, berechnet, bis die zurückgelegte Fahrstrecke die Bahnsteigfahrstrecke überschreitet. Bei dieser Gelegenheit wird ein Zusatzverbrauchsreduktions-Erlaubnissignal durch eine Schalterbedienung an dem Führerhaus ausgegeben und dann, wenn ein Antriebsbetriebssignal durch eine Fahrstufenbedienung ausgegeben wird, wird ein Zusatzverbrauchsreduktions-Befehl ausgegeben. Der Zusatzverbrauchsreduktions-Befehl, der durch das Zuginformations-Steuersystem 11a ausgegeben wird, wird in die Dienstleistungsausrüstung eingegeben und der Energieverbrauch wird auf einen vorgesehenen Beschränkungswert verringert.
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Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung dann, wenn der Zug von dem Bahnhof abfährt, das Schienenfahrzeugantriebssystem mit dem Dieselkraftmaschinen-Leistungserzeugungs-Antriebsschema den Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung wie etwa der Klimaanlage auf den vorgesehenen Beschränkungswert verringert und die Kraftmaschinenerzeugungsleistung unterdrückt, während das Fahrzeug neben dem Bahnsteig fährt. Daher ist es möglich, das Schienenfahrzeugantriebssystem bereitzustellen, das die erforderliche Kraftmaschinenleistung bei niedrigerer Kraftmaschinendrehzahl liefert und die Reduktion des Kraftmaschinenlärms an dem Bahnsteig verwirklicht.
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2 ist ein Diagramm, das die Anordnung und die Verbindung der Einrichtungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die Kraftmaschinenleistungserzeugungsvorrichtung 6 wird von einer Kraftmaschine 21, einem Leistungsgenerator 22 und einem Drehzahldetektor 23 gebildet. Der Leistungsgenerator 22, der durch die Kraftmaschine 21 angetrieben wird, gibt dreiphasigen Wechselstrom aus. Der Drehzahldetektor 23 detektiert die Drehzahl einer Antriebswelle des Leistungsgenerator, die mit der Kraftmaschine 21 verbunden ist, und die detektierten Drehzahlinformationen werden in eine Steuervorrichtung der Umsetzervorrichtung 7 eingegeben, die nicht in der Figur gezeigt ist.
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Die Umsetzervorrichtung 7 wird von einer Umsetzerschaltung 24, Wechselstromdetektoren 25a, 25b, 25c und einem Kondensator 26a gebildet. Der oben beschriebene dreiphasige Wechselstrom, der durch den Leistungsgenerator 22 ausgegeben wird, wird in die Umsetzerschaltung 24 eingespeist und in Gleichstromleistung umgewandelt. Die Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensators 26a wird durch einen Spannungsdetektor 30 detektiert, der mit einem Widerstand 29 in Reihe geschaltet ist, und der detektierte Spannungswert des Kondensators 26a wird als die Referenzspannung für die PWM-Steuerung in der Umsetzerschaltung 24 übernommen. Basierend auf den Wechselstromstärken Iu_c, Iv_c, Iw_c, die durch die Stromstärkedetektoren 25a, 25b, 25c detektiert werden, steuert die Umsetzervorrichtung 7 die Umsetzerschaltung 24 derart, dass die Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensators 26a auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird (Konstantspannungssteuerung).
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Die Wechselrichtervorrichtung 8 wird von einer Wechselrichterschaltung 28, Wechselstromdetektoren 25d, 25e, 25f und einem Kondensator 26b gebildet. Die Gleichstromleistung, die durch die Umsetzervorrichtung 7 ausgegeben wird, wird in die Wechselrichterschaltung 28 eingespeist und in dreiphasigen Wechselstrom umgewandelt. Der dreiphasige Wechselstrom wird in den Elektromotor 15 eingespeist, um ihn anzutreiben. Die Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensators 26b wird durch den Spannungsdetektor 30 detektiert, der mit dem Widerstand 29 in Reihe geschaltet ist, und als die Referenzspannung für die PWM-Steuerung in der Wechselrichterschaltung 28 übernommen. Die Wechselrichtervorrichtung 8 berechnet den Erregerstrom (d-Achsen-Strom) und den Drehmomentstrom (q-Achsen-Strom) basierend auf den Wechselstromstärken Iu_i, Iv_i, Iv_i, die durch die Stromstärkedetektoren 25d, 25e, 25f detektiert werden und steuert die Wechselrichterschaltung 28 derart, dass der Erregerstrom und der Drehmomentstrom jeweils einem Erregerstrommuster und einem Drehmomentstrommuster folgen, die die Drehmomentausgabe des Elektromotors 15 bestimmen, die für das Fahren des Fahrzeugs notwendig ist (Vektorsteuerung).
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Das Zusatzleistungssystem 9 wandelt die Gleichstromleistung, die in den gleichstromseitigen Anschluss durch die Gleichstromleistungsleitung 12 eingespeist wird, in Wechselstromleistung mit einer konstanten Spannung und einer konstanten Frequenz um. Die Wechselstromleistung wird in die Dienstleistungsausrüstung 10 wie etwa die Klimaanlage und die Kochvorrichtung durch die Wechselstromleistungsleitung 14 eingespeist. Die Wechselstromleistung, die durch das Zusatzleistungssystem 9 ausgegeben wird, bezieht mehrere Stromversorgungsspezifikationen wie etwa eine Frequenz von 60 Hz bei einem Wechselstrom von 440 V und eine Frequenz von 60 Hz bei einem Wechselstrom von 220 V ein und kann entsprechend der Spezifikation der Klimaanlage, der Kochvorrichtung oder dergleichen, die die Dienstleistungsausrüstung 10 darstellen, geliefert werden.
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Das Zuginformations-Steuersystem 11 ist mit der Umsetzervorrichtung 7 und der Wechselrichtervorrichtung 8 durch fahrzeuginterne Informationsübertragungsmittel 15a verbunden, mit dem Zusatzleistungssystem 9 durch fahrzeuginterne Informationsübertragungsmittel 15b verbunden und mit der Dienstleistungsausrüstung 10 durch fahrzeuginterne Informationsübertragungsmittel 15c verbunden.
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Mit der obigen Anordnung detektiert das Zuginformations-Steuersystem 11 dann, wenn der offene/geschlossene Zustand des Eingangs, der nicht in der Figur gezeigt ist, von dem offenen Zustand zu dem geschlossen Zustand übergeht und die Rotorfrequenz (Absolutwert) des Elektromotors, die durch die Wechselrichtervorrichtung 8 berechnet werden soll, sich von null auf einen positiven Wert verschiebt, den Abfahrtzustand des Fahrzeugs, um ein Abfahrtsignal zu erzeugen. Ferner werden basierend auf den Informationen von den Zuginformations-Steuersystemen, die in den anderen Fahrzeugen des Verbands enthalten sind, die Verbandsinformationen wie etwa die Zahl der Fahrzeuge des Zugverbandes und die Eigenfahrzeug-Positionsinformationen, die die Einkopplungsposition des eigenen Fahrzeugs anzeigen, erhalten und die Bahnsteigfahrstrecke, die eine Strecke ist, die das Fahrzeug fährt, bis es sich von dem Bahnsteig trennt, wird aus den Verbandsinformationen und den Eigenfahrzeug-Positionsinformationen berechnet. Ferner wird die Rotorfrequenz von dem Zeitpunkt des Sendens des Abfahrtsignals integriert und dadurch die zurückgelegte Fahrstrecke berechnet. Nach der Abfahrt von dem Bahnhof wird ein Bahnsteigfahrsignal, das angibt, dass das Fahrzeug neben dem Bahnsteig fährt, berechnet, bis die zurückgelegte Fahrstrecke die Bahnsteigfahrstrecke überschreitet. Bei dieser Gelegenheit wird ein Zusatzverbrauchsreduktions-Erlaubnissignal durch eine Schalterbedienung an dem Führerhaus ausgegeben und dann, wenn ein Antriebsbetriebssignal durch eine Fahrstufenbedienung ausgegeben wird, wird ein Zusatzverbrauchsreduktions-Befehl ausgegeben. Der Zusatzverbrauchsreduktions-Befehl, der durch das Zuginformations-Steuersystem 11 ausgegeben wird, wird in die Dienstleistungsausrüstung eingegeben und der Energieverbrauch wird auf einen vorgesehenen Beschränkungswert verringert.
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Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung dann, wenn der Zug von dem Bahnhof abfährt, das Schienenfahrzeugantriebssystem mit dem Dieselkraftmaschinen-Leistungserzeugungs-Antriebsschema den Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung wie etwa der Klimaanlage auf den vorgesehenen Beschränkungswert verringert und die Kraftmaschinenerzeugungsleistung unterdrückt, während das Fahrzeug neben dem Bahnsteig fährt. Daher ist es möglich, das Schienenfahrzeugantriebssystem bereitzustellen, das die erforderliche Kraftmaschinenleistung bei niedrigerer Kraftmaschinendrehzahl liefert und die Reduktion des Kraftmaschinenlärms an dem Bahnsteig verwirklicht.
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3 ist ein Diagramm, das den Betrieb der Einrichtungen zeigt, wenn der Zug von dem Bahnhof in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abfährt.
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3, in der die Zeit auf der Ordinatenachse aufgetragen ist (das Verstreichen der Zeit ist in Abwärtsrichtung gezeigt) und die zurückgelegte Fahrstrecke des Fahrzeugs auf der Abszissenachse aufgetragen ist, zeigt mit Bezug auf diese den Übergang der Motorleistung dazu, von der Wechselrichtervorrichtung angetrieben zu werden, die Dienstleistungsausrüstungs-Verbrauchsleistung für die Klimaanlage und dergleichen und die Kraftmaschinenleistung, die die Gesamtsumme von diesen darstellt.
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In der Ausführungsform ist der Zugverband ein Verband mit vier Fahrzeugen und die Antriebssysteme, die die Kraftmaschinen umfassen, sind an dem Fahrzeug Nummer 1, das das Führungsfahrzeug ist, und an dem Fahrzeug Nummer 4, das das letzte Fahrzeug ist, montiert. Die Kraftmaschine des Fahrzeugs Nummer 1 treibt den Elektromotor an, der an dem Fahrzeug Nummer 1 montiert ist und liefert damit die Dienstleistungsausrüstungs-Verbrauchsleistung in den Fahrzeugen Nummer 1 und Nummer 2. Ferner treibt die Kraftmaschine des Fahrzeugs Nummer 4 den Elektromotor an, der an dem Fahrzeug Nummer 4 montiert ist und liefert damit die Dienstleistungsausrüstungs-Verbrauchsleistung in den Fahrzeugen Nummer 3 und Nummer 4. In der vorliegenden Erfindung sind die Anzahl der am Zugverband beteiligten Fahrzeuge, die Position eines Fahrzeugs, an dem das Antriebssystem einschließlich der Kraftmaschine montiert ist und die Lieferreichweite der Dienstleistungsausrüstungs-Verbrauchsleistung nicht darauf beschränkt. Dies ist durchweg die Zugverbandsanordnung, die zum Erklären des Einrichtungsbetriebs in der vorliegenden Erfindung angenommen wird.
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Zu einer Zeit T0, die kurz nach der Abfahrt des Zugverbandes von dem Bahnhof ist, fährt der Zugverband in der Region ”(A) Bahnhofsbereich neben dem Bahnsteig”.
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Hier werden die Elektromotorleistung und die Dienstleistungsausrüstungs-Verbrauchsleistung jeweils in fünf Stufen gezeigt, und es wird angenommen, dass im Stand der Technik zum Zeitpunkt der Abfahrt von dem Bahnhof die Elektromotorleistung ”5” ist und die Dienstleistungsausrüstungs-Verbrauchsleistung ”5” ist.
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In der Ausführungsform wird dann, wenn der Zug von dem Bahnhof abfährt (Zeit T0), der Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung wie etwa der Klimaanlage auf einen vorgesehenen Beschränkungswert reduziert. Hierbei fahren sowohl die Fahrzeuge Nummer 1 und Nummer 2 als auch die Fahrzeuge Nummer 3 und Nummer 4 in der Region ”(A) Bahnhofsbereich neben dem Bahnsteig” und daher wird, obwohl die Elektromotorleistung ”5” nicht geändert wird, die Dienstleistungsausrüstungs-Verbrauchsleistung auf ”1” festgelegt. Dadurch werden die Kraftmaschinenleistungen des Fahrzeugs Nummer 1 und des Fahrzeugs Nummer 4 auf ”6” im Vergleich zu ”10”, die ursprünglich erforderlich war, verringert. Das heißt, dass es durch die Verringerung der Kraftmaschinenleistung möglich ist, die Kraftmaschine bei einer geringeren Kraftmaschinendrehzahl zu betrieben als der ursprünglichen.
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Zu der Zeit T1 nach der Abfahrt des Zugverbandes von dem Bahnhof fährt ein Teil der Fahrzeuge, mindestens das Fahrzeug Nummer 1 als das Führungsfahrzeug, in der Region ”(B) Außerhalb des Bahnhofsbereichs” und die anderen Fahrzeuge fahren in der Region ”(A) Bahnhofsbereich neben dem Bahnsteig”.
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In diesem Fall ist für die Fahrzeuge Nummer 1 und Nummer 2, da mindestens das Fahrzeug Nummer 1 in der Region ”(B) Außerhalb des Bahnhofsbereichs” fährt, die Elektromotorleistung fortlaufend ”5” und die Dienstleistungsausrüstungs-Verbrauchsleistung ist zurück auf die ursprünglich notwendige ”5” gesetzt. Daher wird als die Kraftmaschinenleistung des Fahrzeugs Nummer 1 die ursprünglich notwendige ”10” ausgegeben.
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Ferner ist, da die Fahrzeuge Nummer 3 und Nummer 4 in der Region ”(A) Bahnhofsbereich neben dem Bahnsteig” fahren, die Elektromotorleistung fortlaufend ”5” und die Dienstleistungsausrüstungs-Verbrauchsleistung fortlaufend ”1”. Dadurch ist die Kraftmaschinenleistung des Fahrzeugs Nummer 4 auf ”6” relativ zu ”10”, die ursprünglich erforderlich war, verringert. Das heißt, dass es durch die Verringerung der Kraftmaschinenleistung möglich ist, die Kraftmaschine bei einer geringeren Kraftmaschinendrehzahl zu betrieben als der ursprünglichen.
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Zu der Zeit T2 nach der Abfahrt des Zugverbandes von dem Bahnhof fahren alle Fahrzeuge in der Region ”(B) Außerhalb des Bahnhofsbereichs”.
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In diesem Fall ist, da die Fahrzeuge Nummer 1 und Nummer 2 und die Fahrzeuge Nummer 3 und Nummer 4 in der Region ”(B) Außerhalb des Bahnhofsbereichs” fahren, die Elektromotorleistung fortlaufend ”5” die Dienstleistungsausrüstungs-Verbrauchsleistung ist zurück auf die ursprünglich notwendige ”5” gesetzt. Daher werden als die Kraftmaschinenleistungen des Fahrzeugs Nummer 1 und des Fahrzeugs Nummer 4 die ursprünglich notwendige ”10” ausgegeben.
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Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung dann, wenn der Zug von dem Bahnhof abfährt, das Schienenfahrzeugantriebssystem mit dem Dieselkraftmaschinen-Leistungserzeugungs-Antriebsschema den Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung wie etwa der Klimaanlage auf den vorgesehenen Beschränkungswert verringert und die Kraftmaschinenerzeugungsleistung unterdrückt, während das Fahrzeug neben dem Bahnsteig fährt. Daher ist es möglich, das Schienenfahrzeugantriebssystem bereitzustellen, das die erforderliche Kraftmaschinenleistung bei niedrigerer Kraftmaschinendrehzahl liefert und die Reduktion des Kraftmaschinenlärms an dem Bahnsteig verwirklicht.
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4 ist ein Diagramm, das ein Verhalten eines Effektivleistungspunktes für eine Kraftmaschinenleistungskurve in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4, in der die Kraftmaschinendrehzahl auf der Abszissenachse aufgetragen ist und die Kraftmaschinenleistung auf der Ordinatenachse aufgetragen ist, zeigt eine Kraftmaschinenleistungseigenschaft, die eine Beziehung zwischen diesen beiden ist.
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Die Kraftmaschinenleistungsvermögenskurve (Leistungsvermögenskurve) zeigt die Leistungsgrenze der Kraftmaschine und es ist unmöglich eine Kraftmaschinenleistung zu erzielen, die die Kraftmaschinenleistungsvermögenskurve bei einer jeweiligen Kraftmaschinendrehzahl übertrifft.
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Ferner zeigt die Kraftmaschinenleistungskurve (Leistungskurve) eine Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehzahl und der Kraftmaschinenleistung, die für den tatsächlichen Betrieb der Kraftmaschine definiert ist, und die Kraftmaschinendrehzahl oder die Kraftmaschinenleistung sind so geregelt und gesteuert, dass die beiden der Kurve folgen. Zum Beispiel ist als ein Verfahren zum natürlichen Durchführen des Verfolgens der Kraftmaschinendrehzahl zu der Zeit des Anstiegs der Kraftmaschinenleistung zum Zweck der Abgasreduktion und der Kraftstoffverbrauchsreduktion der Kraftmaschine eine Definition der Kraftmaschinenleistungskurve bekannt, bei der die Kraftmaschinenleistung zu der dritten Potenz der Drehzahl proportional ist ((Kraftmaschinenleistung) = F((Kraftmaschinendrehzahl)^3)).
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Wenn der Zugverband sich in ”(B) Außerhalb des Bahnhofsbereichs” befindet, wird die ursprünglich notwendige ”10” als Kraftmaschinenleistung ausgegeben.
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Eine Kraftmaschinenleistung Pb zu dieser Zeit entspricht einem Punkt Xb auf der Kraftmaschinenleistungskurve und die Kraftmaschinendrehzahl, um diese auszugeben, ist mit Bezug auf die Kraftmaschinenleistungskurve zu Rb bestimmt. Das heißt, dass in ”(B) Außerhalb des Bahnhofsbereichs” der Betrieb mit der Kraftmaschinendrehzahl Rb durchgeführt wird.
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Im Gegensatz dazu ist die Kraftmaschinenleistung dann, wenn der Zugverband in ”(A) Bahnhofsbereich neben dem Bahnsteig” ist, auf ”6” relativ zu dem ursprünglich notwendigen ”10” reduziert. Eine Kraftmaschinenleistung Pa zu dieser Zeit entspricht einem Punkt Xa auf der Kraftmaschinenleistungskurve und die Kraftmaschinendrehzahl, um diese auszugeben, ist mit Bezug auf die Kraftmaschinenleistungskurve zu Ra bestimmt. Das heißt, dass in ”(A) Bahnhofsbereich neben dem Bahnsteig” der Betrieb mit der Kraftmaschinendrehzahl Ra durchgeführt wird die kleiner als die Kraftmaschinendrehzahl Rb bei Fahren in ”(B) Außerhalb des Bahnhofsbereichs” ist.
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Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung dann, wenn der Zug von dem Bahnhof abfährt, das Schienenfahrzeugantriebssystem mit dem Dieselkraftmaschinen-Leistungserzeugungs-Antriebsschema den Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung wie etwa der Klimaanlage auf den vorgesehenen Beschränkungswert verringert und die Kraftmaschinenerzeugungsleistung unterdrückt, während das Fahrzeug neben dem Bahnsteig fährt. Daher ist es möglich, das Schienenfahrzeugantriebssystem bereitzustellen, das die erforderliche Kraftmaschinenleistung bei niedrigerer Kraftmaschinendrehzahl liefert und die Reduktion des Kraftmaschinenlärms an dem Bahnsteig verwirklicht.
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5 ist ein Funktionsblockdiagramm des Zuginformations-Steuersystems 11, das die Kraftmaschinenlärm-Reduktionssteuerung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwirklicht.
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Der erhaltene offene/geschlossene Zustand des Eingangs und die Rotorfrequenz des Elektromotors, die durch die Wechselrichtervorrichtung 8 berechnet wird, werden in eine Abfahrtsbeurteilungseinheit eingespeist. Wenn der offene/geschlossene Zustand eines Eingangs von dem offenen Zustand zu dem geschlossen Zustand übergeht und die Rotorfrequenz (Absolutwert) des Elektromotors sich von null auf einen positiven Wert verschiebt, dann wird der Abfahrtzustand des Fahrzeugs detektiert und ”1” als ein Abfahrtsignal ausgegeben. Hier in der Ausführungsform werden als Bedingung dafür, dass die Abfahrtsbeurteilungseinheit das Abfahrtsignal ”1” ausgibt, der offene/geschlossene Zustand und die Rotorfrequenz verwendet. Ohne aber darauf beschränkt zu sein, kann der Übergang des offenen/geschlossenen Zustands von dem offenen Zustand zu dem geschlossen Zustand, die Verschiebung der Rotorfrequenz (Absolutwert) von null auf einen positiven Wert oder die Eingabe einer Beschleunigungsstufe an dem Führerhaus als die Bedingung hergenommen werden.
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Die Verbandsinformationen wie etwa die Zahl der Fahrzeuge des Zugverbandes, die aus den Zuginformations-Steuersystemen 11, die in den anderen Fahrzeugen des Verbands enthalten sind, und die Eigenfahrzeug-Positionsinformationen, die die Einkopplungsposition des eigenen Fahrzeugs anzeigen, werden in eine Bahnsteigfahrstrecken-Berechnungseinheit 52 eingespeist und diese berechnet die Bahnsteigfahrstrecke, die die Strecke ist, die das Fahrzeug fährt, bevor es sich von dem Bahnsteig trennt, aus den Verbandsinformationen und den Eigenfahrzeug-Positionsinformationen. Beispielsweise wird in das Zuginformations-Steuersystem 11, das an dem Fahrzeug Nummer 4 in 3 montiert ist, die Information ”vier Fahrzeuge” als die Verbandsinformation und ”das vierte Fahrzeug” als die Eigenfahrzeug-Positionsinformation eingespeist und dann wird die Strecke von der Halteposition des Fahrzeugs Nummer 4 bis zu der Position, an der es sich von dem Bahnsteig trennt, als die Bahnsteigfahrstrecke berechnet.
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Eine Restbahnsteigfahrstrecken-Berechnungseinheit 53, in die die Rotorfrequenz (Absolutwert), das Abfahrtsignal und die Bahnsteigfahrstrecke eingespeist werden, berechnet die zurückgelegte Fahrstrecke nach der Abfahrt von dem Bahnhof durch Integrieren der Rotorfrequenz (Absolutwert) ab dem Zeitpunkt, an dem das Abfahrtsignal von ”0” auf ”1” übergeht, und berechnet dann eine Restbahnsteigfahrstrecke durch Subtrahieren der zurückgelegten Fahrstrecke nach der Abfahrt von dem Bahnhof von der Bahnsteigfahrstrecke.
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An dem Zeitpunkt, an dem das Abfahrtsignal ausgegeben wird und die Restbahnsteigfahrstrecke eine positive Zahl ungleich null wird, wird ”1” als ein Bahnsteigfahrsignal ausgegeben, was angibt, dass das Fahrzeug neben dem Bahnsteig fährt. Das Bahnsteigfahrsignal, das Zusatzverbrauchsreduktions-Erlaubnissignal, das durch eine Schalterbedienung an dem Führerhaus ausgegeben wird, und das Antriebsbetriebssignal, das durch eine Fahrstufenbedienung an dem Führerhaus auf ähnliche Weise ausgegeben wird, werden in eine bitweise UND-Schaltung 55 eingespeist und diese gibt ”1” als den Zusatzverbrauchsreduktions-Befehl aus, wenn alle Signale ”1” sind. Der Zusatzverbrauchsreduktions-Befehl wird von dem Zuginformations-Steuersystem 11 in die Dienstleistungsausrüstung eingespeist und der Energieverbrauch wird auf den vorgesehenen Beschränkungswert verringert.
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5 erläutert, dass der Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung bei Erfüllung der UND-Bedingung für die drei Signale eingeschränkt wird: das Bahnsteigfahrsignal, das Zusatzverbrauchsreduktions-Erlaubnissignal und das Antriebsbetriebssignal. Die UND-Bedingung für diese drei Signale ist aber nicht immer entscheidend und der Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung kann eingeschränkt werden, wenn mindestens das Bahnsteigfahrsignal eingespeist wird.
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Ferner kann der Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung während des Fahrens neben dem Bahnsteig auf den vorgesehenen Beschränkungswert verringert werden, indem zudem eine Bodenspule an einer Position gerade nach dem Bahnsteig vorgesehen ist, wobei die Einschränkung des Energieverbrauchs der Dienstleistungsausrüstung unter der Bedingung, dass das Abfahrtsignal ausgegeben worden ist, begonnen wird, und die Einschränkung des Energieverbrauchs der Dienstleistungsausrüstung dann beendet wird, wenn die Bodenspule detektiert wird.
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Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung dann, wenn der Zug von dem Bahnhof abfährt, das Schienenfahrzeugantriebssystem mit dem Kraftmaschinen-Leistungserzeugungs-Antriebsschema den Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung wie etwa der Klimaanlage auf den vorgesehenen Beschränkungswert verringert und die Kraftmaschinenerzeugungsleistung unterdrückt, während das Fahrzeug neben dem Bahnsteig fährt. Daher ist es möglich, das Schienenfahrzeugantriebssystem bereitzustellen, das die erforderliche Kraftmaschinenleistung bei niedrigerer Kraftmaschinendrehzahl liefert und die Reduktion des Kraftmaschinenlärms an dem Bahnsteig verwirklicht.
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6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Kraftmaschinenlärm-Reduktionssteuerung, die in 5 gezeigt ist, in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Das Ablaufdiagramm zeigt das Verhalten der Signale auf der Ordinatenachse, während eine Betriebsweise zusammen mit der verstrichenen Zeit auf der Abszissenachse gezeigt wird.
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Zu der Zeit T0 fährt das Fahrzeug und die Rotorfrequenz des Elektromotors, die proportional zu der Fahrgeschwindigkeit ist, sinkt mit dem Verstreichen der Zeit. Die Verbandsinformationen, die von den Zuginformations-Steuersystemen 11 erhalten worden sind, geben an, dass der betreffende Verband ein ”Verband mit fünf Fahrzeugen” ist und die Eigenfahrzeug-Positionsinformationen geben an, dass das betreffende Fahrzeug das ”Fahrzeug Nummer 4” ist. Diese Informationen sind Informationen, die für den Verband spezifisch sind, undändern sich daher nicht während der Zugfahrt. Zu dieser Zeit ist der Zusatzverbrauch X1 und das Zusatzleistungssystem 9 liefert die dementsprechende Leistung. Ferner ist das Zusatzverbrauchsreduktions-Erlaubnissignal, das durch eine Schalterbedienung an dem Führerhaus ausgegeben wird, ”1” und daher wird zu der Zeit der Abfahrt der Betrieb der ”lärmarmen Abfahrtssteuerung”, die die Kraftmaschinenerzeugungsleistung durch Einschränken des Energieverbrauchs der Dienstleistungsausrüstung unterdrückt und den Lärm an dem Bahnsteig durch eine geringere Kraftmaschinendrehzahl verringert, erlaubt, während das Fahrzeug neben dem Bahnsteig fährt.
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Durch die Verzögerung des Fahrzeugs zu der Zeit T1 wird die Rotorfrequenz null, so dass das Fahrzeug anhält. Hier wird eine Situation angenommen, bei der der Zugverband an einer vorgegebenen Position des Bahnsteigs anhält (es wird angenommen, dass das Führungsfahrzeug an einer Position nahe dem vorderen Ende des Bahnsteigs anhält).
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Nachdem der Zug an dem Bahnhof angehalten hat, wird zu der Zeit T2 die Eingangstür für die Passagierabfertigung geöffnet und dadurch geht der offene/geschlossene Zustand von ”0” auf ”1” über.
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Zu der Zeit T3 endet die Passagierabfertigung, die Eingangstür wird für die Abfahrt des Zuges geschlossen und der offene/geschlossene Zustand geht von ”1” auf ”0” über.
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Zu der Zeit T4 beginnt der Antriebsbetrieb durch eine Fahrstufenbedienung an dem Führerhaus und das Antriebsbetriebssignal geht von ”0” auf ”1” über. Dadurch steigt die Rotorfrequenz allmählich von null.
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Da der offene/geschlossene Zustand von dem offenen Zustand ”1” zu dem geschlossenen Zustand ”0” übergeht und die Rotorfrequenz (Absolutwert) von null auf einen positiven Wert steigt, detektiert die Abfahrtsbeurteilungseinheit 51 den Abfahrtszustand des Fahrzeugs und führt einen Einzelpuls aus, bei dem das Abfahrtsignal von ”0” auf ”1” übergeht und nach einer gewissen Dauer zu ”0” zurückkehrt.
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Die Bahnsteigfahrstrecken-Berechnungseinheit 52 bestimmt die Strecke, die das Fahrzeug fährt, bis es sich von dem Bahnsteig trennt, aus den Verbandsinformationen ”Verband mit fünf Fahrzeugen” und den Eigenfahrzeug-Positionsinformationen ”Fahrzeug Nummer 4”. Nun wird angenommen, dass das Fahrzeug Nummer 1 als das Führungsfahrzeug fährt. Die Strecke, die das Fahrzeug Nummer 4 fährt, bis es sich von dem Bahnsteig trennt, ist gleich einer Gesamtfahrzeuglänge von dem Fahrzeug Nummer 1 bis zu dem Fahrzeug Nummer 4 und daher stellt sich die Bahnsteigfahrstrecke unter der Annahme, dass die Fahrzeuglänge pro Fahrzeug 26 m/Fahrzeug beträgt, folgendermaßen dar: 26 m/Fahrzeug × (4 Fahrzeuge (Fahrzeug Nummer 4) – 1 Fahrzeug (Fahrzeug Nummer 1) + 1 Fahrzeug) = 104 m
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Andererseits ist in dem Fall, in dem das Fahrzeug Nummer 5 als das Führungsfahrzeug fährt, die Strecke, die das Fahrzeug Nummer 4 fährt, bis es sich von dem Bahnsteig trennt, gleich einer Gesamtfahrzeuglänge von dem Fahrzeug Nummer 5 bis zu dem Fahrzeug Nummer 4 und daher stellt sich die Bahnsteigfahrstrecke folgendermaßen dar: 26 m/Fahrzeug × (5 Fahrzeuge (Fahrzeug Nummer 5) – 4 Fahrzeuge (Fahrzeug Nummer 4) + 1 Fahrzeug) = 52 m
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Wenn die Bahnsteigfahrstrecke auf ”104 m” gesetzt wird und das Abfahrtsignal, das angibt, dass das Fahrzeug abfährt, zu der Zeit T4 von ”0” auf ”1” übergeht, gibt die Restbahnsteigfahrstrecken-Berechnungseinheit 53 ”104 m” als die Restbahnsteigfahrstrecke aus. Sobald die Restbahnsteigfahrstrecke von null zu einem positiven Wert wird, geht das Bahnsteigfahrsignal, das eine Ausgabe eines Komparators 54 ist, von ”0” auf ”1” über. Bei diesem Ereignis sind wie oben beschrieben sowohl das Zusatzverbrauchsreduktions-Erlaubnissignal als auch das Antriebsbetriebssignal ”1” und daher geht der Zusatzverbrauchsreduktions-Befehl, der die Ausgabe der bitweisen UND-Schaltung 55 ist, von ”0” auf ”1” über.
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Danach wird mit der Beschleunigung des Fahrzeugs die zurückgelegte Fahrstrecke nach der Abfahrt von dem Bahnhof, die basierend auf dem integrierten Wert der Rotorfrequenz (Absolutwert) bestimmt wird, von ”104 m”, welches der Anfangswert ist, subtrahiert und dadurch sinkt die Restbahnsteigfahrstrecke allmählich.
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Zu der Zeit T5 wird die Restbahnsteigfahrstrecke ”0 m”, was bedeutet, dass sich das Fahrzeug Nummer 4 von dem Bahnsteig getrennt hat. Dadurch geht das Bahnsteigfahrsignal von ”1” auf ”0” über und ferner geht der Zusatzverbrauchsreduktions-Befehl, der die Ausgabe der bitweisen UND-Schaltung 55 ist, von ”1” auf ”0” über.
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Hierbei ist wie bei dem effektiven Zusatzverbrauch der Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung auf den vorgesehenen Beschränkungswert reduziert, während das Zusatzverbrauchsreduktions-Signal ”1” ist, nachdem das Zusatzverbrauchsreduktions-Signal von dem Zuginformations-Steuersystem 11 an die Dienstleistungsausrüstung 10 übertragen worden ist, nämlich in der Zeitdauer von der Zeit T4 bis zu der Zeit T5.
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Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung dann, wenn der Zug von dem Bahnhof abfährt, das Schienenfahrzeugantriebssystem mit dem Kraftmaschinen-Leistungserzeugungs-Antriebsschema den Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung wie etwa der Klimaanlage auf den vorgesehenen Beschränkungswert verringert und die Kraftmaschinenerzeugungsleistung unterdrückt, während das Fahrzeug neben dem Bahnsteig fährt. Daher ist es möglich, das Schienenfahrzeugantriebssystem bereitzustellen, das die erforderliche Kraftmaschinenleistung bei niedrigerer Kraftmaschinendrehzahl liefert und die Reduktion des Kraftmaschinenlärms an dem Bahnsteig verwirklicht.
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In dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nach der Abfahrt von dem Bahnhof und vor dem Durchlaufen des Bahnsteigs möglich, die Drehzahl der Kraftmaschine zu verringern und den Lärm, der von dieser Kraftmaschine erzeugt wird, zu reduzieren, ohne das Fahrleistungsvermögen des Fahrzeugs neben dem Bahnsteig zu beeinflussen. Bei dieser Gelegenheit ist der Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung auf einen vorgesehenen Beschränkungswert reduziert und die Dienstleistungsausrüstung, deren Energieverbrauch beschränkt ist, sollte vorzugsweise auf Einrichtungen begrenzt sein, die weniger durch die Energieverbrauchsreduktion für eine bestimmte Zeit beeinträchtigt sind, wie etwa eine Klimaanlage und eine Kochvorrichtung.
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Selbst wenn beispielsweise die Klimaanlage ausgeschaltet ist, nehmen Passagiere dann, wenn die Klimaanlagenleistung nach dem Durchfahren des Bahnsteigs erhöht wird, kaum die Änderung der Innentemperatur wahr, da die Zeit nach der Abfahrt von dem Bahnhof und vor dem Durchlaufen des Bahnsteigs höchstens einige zehn Sekunden beträgt, und daher verschlechtert sich die Dienstleistung für die Passagiere nicht. Alternativ wird die Klimaanlagenleistung vorher im Verlauf des Halts am Bahnhof erhöht und dadurch kann die Änderung der Innentemperatur, die von den Passagieren wahrgenommen wird, ausgeglichen werden. Selbst wenn eine Kochvorrichtung wie etwa ein Ofen oder ein Elektroherd für einige zehn Sekunden nach der Abfahrt von dem Bahnhof und vor dem Durchlaufen des Bahnsteigs ausgeschaltet wird, kann man dann, wenn die Leistung des Ofens oder des Elektroherds nach dem Durchfahren des Bahnsteigs erhöht wird, sagen, dass die Dienstleistungsverschlechterung für Passagiere innerhalb eines akzeptablen Bereichs ist, obwohl es wahrscheinlich ist, dass die Kochzeit etwas länger ist.
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Ferner ist es als eine weitere Ausführungsform möglich, dass dann, wenn die Rotorfrequenz (Absolutwert) des Elektromotors, die durch die Wechselrichtervorrichtung 8 berechnet wird, sich von einem positiven Wert auf null verschiebt, d. h. wenn der Zug an dem Bahnhof anhält, die Einschränkung des Energieverbrauchs der Dienstleistungsausrüstung beginnt und dann, wenn die Rotorfrequenz (Absolutwert) des Elektromotors einen vorbestimmten Wert erreicht, d. h. wenn das Schienenfahrzeug den Bahnsteig durchfahren hat, die Einschränkung des Energieverbrauchs der Dienstleistungsausrüstung endet. Gemäß der Ausführungsform ist es, obwohl der Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung auch während des Halts an dem Bahnhof eingeschränkt ist, möglich, nach der Abfahrt von dem Bahnhof und vor dem Ausfahren aus dem Bahnsteig die Kraftmaschinenleistung sicher zu verringern und den Lärm auf dem Bahnsteig sicher zu reduzieren.
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Ferner ist es in dieser Ausführungsform möglich, den Energieverbrauch der Dienstleistungsausrüstung während des Fahrens neben dem Bahnsteig auf den vorgesehenen Beschränkungswert zu reduzieren, indem zudem eine Bodenspule an einer Position genau nach dem Bahnsteig bereitgestellt ist, wobei geurteilt wird, dass der Bahnsteig verlassen worden ist, wenn die Bodenspule detektiert wird, und die Einschränkung des Energieverbrauchs der Dienstleistungsausrüstung beendet wird.
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Merkmale, Komponenten und spezifische Einzelheiten der Strukturen der oben beschriebenen Ausführungsformen können ausgetauscht oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die für die jeweilige Anwendung optimiert sind. Soweit derartige Abwandlungen für einen Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich sind, sollen sie implizit durch die obige Beschreibung offenbart werden, ohne explizit jede mögliche Kombination zu spezifizieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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