DE102015005843A1

DE102015005843A1 - Stromabnehmer für Oberleitungs-Strassenfahrzeuge

Info

Publication number: DE102015005843A1
Application number: DE102015005843.6A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Elektrisch betriebene Oberleitungs-Straßenfahrzeugen erhalten ihren Strom von zwei von einander getrennte Kontaktleitungen (Oberleitung) 1; 2 u. 3 – 2.0 über einen Zweipol-Stromabnehmer, der aus zwei (2) Stromabnehmerstangen 1; 2 u. 3 – 1.1.2 mit je einem Stromabnehmerkopf 1; 2 u. 3 – 1.1.3 an den freien Enden, besteht. Die Stromabnehmerstangen benötigen eine Mindestlänge, damit der Höhenabstand zwischen Fahrzeug und Oberleitung überbrückt wird und dass das nicht spurgebundene Oberleitungsfahrzeug die ganze Breite der Fahrstraße flexibel nutzen kann. Die Anforderungen für Trolley-Busse im städtischen Umfeld sind generell bekannt. Für Oberleitungslastwagen (Trolley-Lkw) für den Transport von Schüttgütern gibt es noch zusätzliche Anforderungen. So z. B. durch besonders hoch aufgehängte Oberleitungen, um Schwertransporte mit Großgeräten unter der stromführenden Oberleitung durchführen zu können und durch Straßenreparaturarbeiten oder bei Havarien auf der Transportstrecke, die zur Schließung von Fahrbahnsegmenten führen. Für Sattelschlepper mit offenen Trailern im Transportbetrieb für Schüttgüter, speziell bei Kohletransporten in Minen, stellt sich das Problem, einen Stromabnehmer zu konstruieren, der sich dadurch auszeichnet, dass er: 1) beim Be- und Entladen und bei der Fahrt im Oberleitungsbetrieb nicht in bzw. über die Ladefläche des Trailers ragt; 2) das Entzünden der Ladung im Oberleitungsbetrieb durch Funkenflug der Schleifkohlen des Stromabnehmerkopfs vermeidet; 3) der Stromabnehmer trotz der unter 1) und 2) geforderten kompakten Bauweise in seiner Länge so variabel ist, dass er einen sicheren und flexiblen Fahrbetrieb gewährleisten kann. Mit dieser Erfindung wird daher ein Stromabnehmer (1) vorgeschlagen, der alle drei vorgenannten zusätzlichen Anforderungen für den Transport von Schüttgütern erfüllt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromabnehmer für Oberleitungs-Straßenfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Stromabnehmer als Einbügelversionen für Schienenfahrzeuge oder als Mehrkontaktversionen für Zweipol-Oberleitungen von Straßenfahrzeugen werden heute offenkundig weltweit eingesetzt und sind in ihren Ausführungen Stand der Technik. Es gibt unterschiedliche Bauarten.
Der vorgeschlagene Stromabnehmer (1 – 1.0) unterscheidet sich von den offenkundig eingesetzten Stromabnehmern dadurch, dass er drei (3) Anforderungsmerkmale für den elektrischen Straßenfahrzeugbetrieb mit Oberleitung gleichermaßen erfüllt und zwar dadurch, dass der erfindungsgemäße Stromabnehmer:

1) in seiner minimalen Länge eine sehr kurze und kompakte Bauform hat;
2) eine große Reichweite in vertikaler und horizontaler Richtung hat, um hoch aufgehängte Oberleitungen erreichen zu können und um auf der Fahrstrasse Spurwechsel unter Beibehaltung des Oberleitungsbetriebs vornehmen zu können;
3) durch einen Mindestabstand zur Ladung, besonders von Kohle, eine Entzündung der Ladung durch Funkenflug von den Schleifkontakten an der Oberleitung vermeidet.

Dies wird durch einen kombinierten Dreh- und Gelenkarmmechanismus des erfindungsgemäßen Stromabnehmers (1 – 1.0) erreicht. Dadurch wird die Baulänge einerseits begrenzt bzw. ist die Bauweise sehr kompakt. Andererseits gewährleistet der Mechanismus eine große Reichweite des Stromabnehmers. Die Tragstruktur des erfindungsgemäßen Stromabnehmers wird in Leichtbauweise hergestellt. Der Stromabnehmerarm (1 – 1.1.1) und Stromabnehmerstangen (1 – 1.1.2) sind vorzugsweise aus Kohlefaser oder Aluminium. Der Stromabnehmerarm ist verwindungs- und verbiegungssteif, zur Gewichtseinsparung als Gitterstrebenstruktur oder einer ähnlich festen, gewichtsparende Struktur, auszuführen. Die Stromabnehmerstangen (1 – 1.1.2) laufen konisch zu und sind in Richtung Stromabnehmerkopf (Schleifkontakte) (1; 2 u. 3 – 1.1.3) zunehmend biegsam. Auf dem Drehteller B (1 – 1.3) sind die beiden Stromabnehmerfüße/1 – 1.5) mit den Stromabnehmerstangen (1 – 1.1.2) montiert.
Auf dem Fahrzeugdach oder auf einem Gestell über dem Dach wird eine Befestigungsplatte (3 – 1.1) montiert, auf dieser ist der motorbetriebene Drehteller A (1 – 1.2) befestigt. Auf diesem Drehteller wird ein bausteifer Tragarm (1 u. 2 – 1.1.1) von variabler Länge montiert. Dieser Tragarm zeigt in Fahrtrichtung und weist über seine gesamte Länge einen Steigungswinkel auf. Diese Elevation lässt sich durch einen Drehmechanismus, der auf dem Drehteller A montiert ist, je nach Anforderung verändern und auf einen vorgegebenen Wert fest einstellen. Auf dem freitragenden Ende des Arms ist der zweite Drehteller B (1 u. 2 – 1.3) montiert. Dieser zweite Drehteller B ist um seine vertikale Achse leichtgängig drehbar. Die freien Enden der Stromabnehmerstangen sind mit je einem beweglich gelagerten Stromabnehmerkopf (1, 2 u. 3 – 1.1.3) bestückt. Diese Stromabnehmerköpfe tragen die Kohlen bzw. Schleifkontakte zur Stromaufnahme. Die Stromabnehmerköpfe sind mit einer federnden Kippmöglichkeit, um ihre horizontale Achse, versehen. Diese federnde Kippmöglichkeit besteht aus einem Verbindungsstück aus Gummi (Power-Joint), der so gefasst wird, dass die beidseitige Nickbewegung nur in einer Richtung möglich ist. Außerdem sind die Stromabnehmerköpfe noch drehbar um ihre vertikale Achse, mit einer Rückstellkraft in die Ausgangslage, gelagert. Zum einen können dadurch unterschiedliche Neigungen der Oberleitung, deren Ursache das Durchhängen der Oberleitung ist, ausgeglichen werden. Zum Anderen erlaubt die drehbare Lagerung um die vertikale Achse des Stromabnehmerkopfs, dass die Stellung der Stromabnehmerköpfe immer – möglichst kräftefrei – parallel zum Fahrdraht ausgerichtet ist, auch dann, wenn die Fahrzeug-Längsachse nicht parallel zur Oberleitung steht. Die Schleifkontakte (Kohlen) der Stromabnehmerköpfe übertragen den Strom aus der Oberleitung über Kabel in das Fahrzeug zu den elektrischen Antriebskomponenten. Der Neigungswinkel des Stromabnehmerarms (Trägers) ist variabel und kann fest voreingestellt werden. Mit der festen Voreinstellung ist eine Grundhöhe des Stromabnehmersystems vorgegeben. Die Stromabnehmerstangen sind in den Stromabnehmerstangen-Füßen (1 – 1.5) für die erforderliche vertikale Auslenkung federnd gelagert. Dadurch können der Träger und die Stromabnehmerstangen den jeweils vorliegenden Bedingungen des Einsatzortes bzw. entsprechend der Höhenlage der Oberleitungen angepasst werden und üben einen federnden. Anpressdruck der Schleifkontakte auf die Oberleitung aus. Die Aufgleisung der Schleifkontakte an die Oberleitung (1; 2 u. 3 – 2.0) kann manuell, über Video oder vollautomatisch, mittels Sensortechnik, erfolgen. Entsprechende Systeme sind Stand der Technik. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Stromabnehmersystems sind zur sicheren Aufgleisung und zur Unterstützung des Aufgleisungsvorgangs an den Stromabnehmerköpfen (1 – 1.1.3) jeweils außen Bügel (3 – 3a u. 3b) angebracht, die so geformt sind, dass sich die Stromabnehmerköpfe mit zunehmender Annäherung an den Fahrdraht/die Oberleitung (2.0) von selbst zum Fahrdraht hin justieren und den Kontakt zur Stromübertragung herstellen. Diese Bügel verhindern auch eine unbeabsichtigte Trennung der Schleifkontakte von der Oberleitung. Die Stromabnehmer-Stangen untereinander sind an ihrem freien Ende in ihrer Entfernung zueinander horizontal so flexibel, dass unterschiedliche Abstände der beiden, im Allgemeinen parallel verlaufenden Fahrdrähte, ausgeglichen werden können.
Der Drehteller A (1 – 1.2) muss in der Lage sein, jeweils Drehbewegungen um die Fahrzeuglängsachse von bis zu 80° in beide Drehrichtungen – im und gegen den Uhrzeigersinn – ausführen zu können. Der Drehteller B (1 – 1.3) für die Stromabnehmer-Stangen muss eine Auslenkung von bis zu 150° in beide Drehrichtungen, ausgehend von der Längsachse des Stromabnehmerarms erreichen. Drehteller A ist über Steuergeber mit den Stromabnehmerköpfen so verbunden, dass jede horizontale Auslenkung der Stromabnehmerköpfe unmittelbar über einen Stellmotor ausglichen werden kann. Durch diesen Mechanismus bzw. Automatismus ist es auch möglich die horizontalen Abstände der Fahrzeuglängsachse relativ zu den in der Regel parallel verlaufenden beiden Fahrdrähten (Oberleitung) auszugleichen und auch größere Abstände des Fahrzeugs zur Oberleitung, entsprechend der Reichweite des Stromabnehmers, zu erlauben. Die größt mögliche Entfernung ist durch die Addition der Länge des Stromabnehmerarms und der Länge der Stromabnehmer-Stangen, unter Berücksichtigung der Neigungswinkel bzw. der Drehwinkel, bestimmt. Ein Sicherheitsmechanismus erlaubt für Notsituationen eine Schnellabsenkung der Stromabnehmerstangen. Und damit eine Unterbrechung der Stromversorgung aus der Oberleitung. Im Ruhezustand und Normalbetrieb (parallel zur und unter der Oberleitung) hat der Stromabnehmer die kürzeste Baulänge (3), die entweder durch die Länge des Stromabnehmerarms oder durch die Länge der Stromabnehmerstangen vorgegeben ist.

Claims

Ein Stromabnehmer für Straßenfahrzeuge mit Oberleitungsbetrieb mit Zweipol-Oberleitungen, der durch seine kompakte Bauweise in seiner Grundstellung weniger Raumbedarf hat, als herkömmliche Stromabnehmer und trotzdem im Fahrbetrieb sich den Anforderungen an wechselnde Ausladungslängen, insbesondere beim Transport von Schüttgütern, anpassen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden tragenden Elemente Stromabnehmerarm (1 u. 3 – 1.1.1), und Stromabnehmerstangen (1 u. 3 – 1.1.2) des Stromabnehmers (1 – 1.0) drehbar gelagert sind und auch die Stromabnehmerköpfe (1 u. 3 – 1.1.3) beweglich und drehbar gelagert sind und zwar: 1.1 befestigt auf der Befestigungsplatte (3 – 1.1) mit dem Drehteller A (1 u. 3 – 1.2): der Stromabnehmerarm (1 u. 3 – 1.1.1); 1.2 befestigt am oberen Ende des Stromabnehmerarms (1 u. 3 – 1.1.1): der Drehteller B (1 u. 3 – 1.3), auf dem zwei Stromabnehmerstangen (1 u. 3 – 1.1.2) montiert sind; 1.3 befestigt am freien Ende der Stromabnehmerstangen sich jeweils ein Stromabnehmerkopf (1; 2 u. 3 – 1.1.3) befindet. Diese sind so befestigt, dass sie um ihre vertikale Achse drehbar sind, aber durch Rückstellkräfte eine definierte Ausgangsposition haben. Zur Vermeidung von Verkantungen sind die Stromabnehmerköpfe außerdem noch gummielastisch in Längsrichtung gelagert.;
dass durch die beiden Drehteller A und B des Hauptanspruchs 1, der Stromabnehmerarm (1 u. 3 – 1.1.1) mit den beiden Stromabnehmer-Stangen (1 u. 3 – 1.1.2), durch koordinierte Drehbewegungen, zusammen eine minimale oder maximale Reichweite bzw. Auslenkung von der Längsachse der Fahrzeugmitte aufweisen können. Die minimale Reichweite stellt sich in der Ruhelage des Stromabnehmers ein oder, wenn das Fahrzeug direkt unter der Oberleitung fährt.
dass sich die beiden Stromabnehmerköpfe (1; 2 u. 3 – 1.1.3) nach Hauptanspruch 1 – 1.3 um ihre vertikale Achse, bei definierter Ausgangslage, d. h. die Längsachse der Stromabnehmerköpfe deckt sich dabei mit der Längsachse der Stromabnehmerstangen (1; 2 u. 3 – 1.1.2), in beide Drehrichtungen um jeweils maximal 90° drehen können. Ein Federmechanismus stellt die Stromabnehmerköpfe bei Trennung von der Oberleitung zurück in die Ausgangslage. In ihrer Längsachse sind die Stromabnehmerköpfe gummi-elastisch so auf dem Drehmechanismus so befestigt, dass sie in Längsrichtung (Richtung des Fahrdrahts) so beweglich sind (kippen), dass sie sich der Fahrdrahtlage anpassen können und dadurch eine Verkantung vermieden wird.
dass die Relativbewegungen des Stromabnehmermechanismus, bestehend aus den beiden Drehtellern (A + B) und den beiden drehbar gelagerten Stromabnehmerköpfen (1; 2 u 3 – 1.1.3) im Bezug zur Fahrzeuglängsachse durch Sensoren bzw. Weggeber im Drehmechanismus der Stromabnehmerköpfe erfasst wird und die seitliche Auslenkung des Stromabnehmerarms (1 u. 3 – 1.1.1) im Abgleich zur jeweiligen Drehposition der Stromabnehmerköpfe automatisch mit Hilfe eines Servomotors gesteuert wird. Alternativ zur Fahrzeuglängsachse als Bezugsgröße, kann auch das induktive Feld der stromführenden Oberleitung als Bezugsgröße zur Lageerfassung dienen.
dass sich der Drehteller B (1 u. 3 – 1.3), mit den zwei darauf befestigten Stromabnehmerstangen, leichtgängig drehen kann, damit sich die Stromabnehmerstangen selbständig immer optimal zur Oberleitung hin ausrichten können, ohne dass sich die Stromabnehmerköpfe von der Oberleitung trennen und damit den Stromübertragungskontakt verlieren.
dass zur Erleichterung und zur sicheren manuellen oder automatischen Aufgleisung der Schleifkontakte auf die beiden Fahrdrähte auch eine mechanische Hilfe, a) durch eine konische Ausbildung (V-förmig) der Stromabnehmerköpfe und b) mit Hilfe von jeweils außenliegenden Bügeln (2 – 3a + 3b)) an Stromabnehmerköpfen (3 – 1.1.3), unterstützend wirken kann.
dass die konischen und hohlen Stromabnehmer-Stangen, baulich bedingt und gewünscht, über ihre gesamte Länge eine zunehmende Biegeflexibilität aufweisen. Durch diese Elastizität werden unterschiedliche Abstände der beiden Fahrdrähte ausgeglichen.
dass der Stromabnehmerarm (1.1.1) über den Drehteller A, auf der Befestigungsplatte (3 – 1.1) so befestigt wird, dass unterschiedliche Neigungen des Stromabnehmerarms (3 – 1.1.1) fest voreingestellt werden können.
dass die Stromabnehmerstangen an ihrer Befestigung auf dem Drehteller B so beweglich gelagert sind, dass sie federnd höhenverstellbar sind. Sie bewegen sich dabei um eine Horizontalachse im Stromabnehmerfuß. Die Federung bewirkt den erforderlichen Anpressdruck der Schleifkontakte an die Oberleitung.