DE102017008381A1

DE102017008381A1 - Mittels Schleifleitung versorgtes Fahrzeug eines Schienensystems

Info

Publication number: DE102017008381A1
Application number: DE102017008381.9A
Authority: DE
Inventors: Ralf Berger; Patrick Lais
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2018-03-22

Abstract

Mittels Schleifleitung versorgtes Fahrzeug eines Schienensystems,
wobei das Fahrzeug Laufräder aufweist, welche mit stationär angeordneten Schienen des Schienensystems in Wirkverbindung sind,
wobei parallel zu den Schienen mindestens drei, voneinander beabstandete Stromschienen vorgesehen sind,
wobei eine jeweilige Stromschiene eine jeweilige Netzphase der Drehspannungsquelle führt,
wobei das Fahrzeug einen Stromabnehmer aufweist, welcher mit den Stromschienen in Wirkverbindung ist, so dass der elektrische Antrieb des Fahrzeugs aus der Drehspannungsquelle versorgbar ist,
wobei das Fahrzeug eine Diagnoseeinheit aufweist, welche Mittel zur Spannungserfassung aufweist,
wobei die von den Stromschienen mittels des Stromabnehmers abgenommenen Netzphasenspannungen von Mitteln zur Spannungserfassung erfasst und überwacht werden auf jeweilige, unzulässig hohe Abweichungen von einem jeweils vorgegebenen Wert.

Description

Die Erfindung betrifft ein mittels Schleifleitung versorgtes Fahrzeug eines Schienensystems.
Es ist allgemein bekannt, dass Schienenfahrzeuge über Schleifleitung versorgbar sind.
Aus der DE 10 2014 007 064 A1 ist ein System zur Übertragung von Energie und Daten bekannt.
Aus der DE 10 2013 013 017 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einens Schleifleitung.Systems bekannt.
Aus der DE 26 40 585 A ist ein Verfahren zur Steuerung von Funktionsabläufen bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Qualität eines Schienensystems mit Schleifleitungsversorgung weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem mittels Schleifleitung versorgten Fahrzeug eines Schienensystems nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale bei dem mittels Schleifleitung versorgtes Fahrzeug eines Schienensystems sind, dass das Fahrzeug Laufräder aufweist, welche mit stationär angeordneten Schienen des Schienensystems in Wirkverbindung sind,
wobei parallel zu den Schienen mindestens drei, voneinander beabstandete Stromschienen vorgesehen sind,
wobei eine jeweilige Stromschiene eine jeweilige Netzphase der Drehspannungsquelle führt,
wobei das Fahrzeug einen Stromabnehmer aufweist, welcher mit den Stromschienen in Wirkverbindung ist, so dass der elektrische Antrieb des Fahrzeugs aus der Drehspannungsquelle versorgbar ist,
wobei das Fahrzeug eine Diagnoseeinheit aufweist, welche Mittel zur Spannungserfassung aufweist,
wobei die von den Stromschienen mittels des Stromabnehmers abgenommenen Netzphasenspannungen von Mitteln zur Spannungserfassung erfasst und überwacht werden auf jeweilige, unzulässig hohe Abweichungen von einem jeweils vorgegebenen Wert.
Von Vorteil ist dabei, dass ein Ausfall einer Netzphasenspannung erkennbar ist. Auch wenn eine der Phasen nur ungenügend hohe Spannung aufweist – beispielsweise durch eine zu starke Abnutzung der Schleifübertragung – ist dies erkennbar und es sind dann entsprechende Maßnahmen ausführbar. Beispielsweise ist der Antrieb des Fahrzeugs abschaltbar und/oder eine Warninformation und/oder Fehlerinformation anzeigbar und/oder weiterleitbar, insbesondere an ein übergeordnetes Rechnersystem.
Vorteiligerweise ist diese Überwachung koppelbar mit der Überwachung auf unzulässig hohe Abweichung eines erfassten Beschleunigungswertes von einem vorgegebenen Sollwert. Außerdem ist ein Positionserfassungssystem auf dem Fahrzeug vorsehbar. Somit ist ein Abspeichern derjenigen Schienenposition ausführbar, bei welcher Beschleunigung und/oder Spannung unzulässig hoch abweichen von einer vorgegebenen Obergrenze, also Sollwert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Diagnoseeinheit ein Mittel zur Bestimmung der Drehrichtung eines von den Netzphasenspannungen gebildeten elektrischen Drehfeldes, insbesondere Drehspannung, auf und ein Vergleichsmittel zum Vergleich der bestimmten Drehrichtung mit einer vorgegebenen Drehrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass ein fehlerhaftes Verbinden oder Vertauschen Netzversorgungsanschlüsse der Stromschienen erkennbar ist und entsprechende Maßnahmen zur Korrektur ausführbar sind. Sobald also eine falsche Drehrichtung erkannt wird, ist eine Berichtigung der Zuordnung ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung führen die drei Stromschienen jeweils eine der Netzphasen eines Drehspannungs-Versorgungsnetzes. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Leistung übertragbar ist, wobei die Drehrichtung der Laufräder des Fahrzeugs mittels der Drehrichtung des Drehspannungssystems vorgebbar ist, wenn als elektrischer Antrieb des Fahrzeugs ein Drehstrommotor verwendet wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Stromabnehmer an einem Plattenteil des Fahrzeugs aufgenommen,
wobei das Plattenteil mit einem Tragteil des Fahrzeugs mittels Beabstandungsmitteln verbunden ist, die jeweils einen Schwingungsdämpfer aufweisen,
wobei ein Beschleunigungssensor am Plattenteil befestigt ist,
wobei das Tragteil mit einem Fahrgestellt des Fahrzeugs verbunden ist oder das Tragteil das Fahrgestell des Fahrzeugs ist,
insbesondere wobei am Fahrgestell Schienenräder drehbar gelagert angeordnet sind.
Von Vorteil ist dabei, dass unzulässige geometrische Abweichungen erfassbar sind und erkennbar sind. Nach Erkennen ist ein Abschalten des Antriebs des Fahrzeugs ausführbar und/oder eine Warninformation oder eine Fehlermeldung an eine übergeordnete Steuerung weitermeldbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt der Beschleunigungssensor durch eine Ausnehmung des Tragteils hindurch. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Montage des Beschleunigungssensors auf dem Plattenteil ermöglicht ist. Insbesondere ist ein lange Ausführung des Beschleunigungssensors ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Beschleunigungssensor in einer Querrichtung zur Schienenrichtung länger ausgeführt als in Schienenrichtung, insbesondere wobei die Querrichtung parallel zur Normalenrichtung der von den Stromschienen aufgespannten Ebene ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Beschleunigungen in dieser Querrichtung erfassbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Stromabnehmer von einem Federelement zu Stromschienen hin gedrückt, welches an einem U-förmig gebogenen Tragblech abgestützt ist. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei verändertem Abstand zwischen Fahrzeug und Schienen der Stromabnehmer eine möglichst gleichmäßige Stromdurchleitung gewährleistbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Schenkelbereich des U-förmig gebogenen Tragblechs mit dem Plattenteil fest verbunden und das Federelement ist an dem anderen Schenkelbereich des U-förmig gebogenen Tragblechs abgestützt. Von Vorteil ist dabei, dass der Stromabnehmer federnd aufgenommen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schwingungsdämpfer derart ausgeführt, dass die abgedämpften Frequenzen niedriger sind als die vom Beschleunigungssensor zu erfassenden. Von Vorteil ist dabei, dass bei geeignet gewählter Geschwindigkeit des Fahrzeugs die geometrischen Abweichungen zu genügend hohen Frequenzen der Beschleunigung führen, Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mindestens drei Stromschienen mit dem Stromabnehmer in Wirkverbindung, so dass der elektrische Antrieb des Fahrzeugs mit einem Drehstrom versorgbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Leistung übertragbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Sensorsignale am Fahrzeug angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine schnelle Auswertung ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Diagnoseeinheit zur Auswertung der vom Stromabnehmer aufgenommenen Netzphasenspannungen am Fahrzeug angeordnet,
wobei die Diagnoseeinheit die elektrische Drehrichtung des Drehstroms überwacht und die Netzphasenspannungen auf unzulässig hohe Abweichungen von einem jeweils vorgegebenen Wert überwacht. Von Vorteil ist dabei, dass bei mangelhafter Stromversorgung oder falscher Polung, also falschen Verbindungen, eine Aktion ausführbar ist oder eine Warnmeldung oder Fehlmeldung weitermeldbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Schienensystems dargestellt.
Dabei weist das Schienensystem ein auf Schienen verfahrbares Fahrzeug auf. Hierzu rollen Schienenräder des Fahrzeugs auf einer an den Schienen vorgesehenen Lauffläche.
Das Fahrzeug ist über Schleifleitungen mit elektrischer Energie versorgbar. An einer jeweiligen Schiene ist hierzu ein Halteteil 1 mit voneinander beabstandeten, parallel zur Schienenrichtung ausgerichteten Stromschienen angeordnet.
Eine erste der Stromschienen führt eine erste Netzphase L1. Eine zweite der Stromschienen führt eine zweite Netzphase L2. Eine dritte der Stromschienen führt eine dritte Netzphase L3.
Die drei Netzphasen (L1, L1, L3) bilden also ein Drehspannungssystem, insbesondere mit einer Drehrichtung des zugehörigen Drehspannungsraumzeigers. Jede der Netzphasen (L1, L2, L3) weist eine Spannung, also Netzphasenspannung, gegen Masse oder gegen einen Nullleiter auf. Dabei entspricht L1 U, L2 V, L3 W.
Das Fahrzeug weist einen Stromabnehmer 2 auf, dessen elektrisch leitfähige Schleifleitungskontaktteile, insbesondere Kohleteile, mit den Stromschienen des Halteteils in elektrischem Kontakt stehen. Hierzu wird der Stromabnehmer 2 von einem Federelement 3 an die Stromschienen angedrückt.
Das Federelement ist an einem mit einem Halteblech 4 verbundenen Teil abgestützt.
Das Halteblech 4 nimmt auch den relativ zum Halteblech 4 etwas bewegbar angeordneten Stromabnehmer 2 auf.
Das Halteblech 4 ist U-förmig gebogen ausgeführt und mit seinem vom Stromabnehmer 2 abgewandten Schenkelbereich mittels Verbindungsschrauben 7 mit einem Plattenteil 5 verbunden.
Das Plattenteil 5 ist mittels Beabstandungsmitteln 6, die jeweils einen Schwingungsdämpfer aufweisen, mit einem Tragteil 9 verbunden, das am Gestell des Fahrzeugs befestigt ist.
Mit dem Plattenteil 5 ist auch ein Beschleunigungssensor 8 verbunden. Zur vereinfachten Montage und um eine genügend große Baulänge zu ermöglichen, ragt der Beschleunigungssensor 8 durch eine Ausnehmung des Tragteils 9 hindurch.
Mittels des Beschleunigungssensors 8 ist die Unebenheit der Schleifleitung bestimmbar, da beim Bewegen des Fahrzeugs mit konstanter Geschwindigkeit entlang der insbesondere geradlinig verlegten Schienen, auftretende Abstandsänderungen zwischen Fahrzeug und Stromschienen Querbeschleunigungen bewirken, welche mit dem Beschleunigungssensor 8 detektierbar sind. Hierzu ist die Querrichtung parallel zur Normalenrichtung der Plattenebene des Plattenteils 5. Der Beschleunigungssensor 8 ist in der zu den Querbeschleunigungen entsprechenden Querrichtung länger ausgeführt als in Schienenrichtung.
Die Querrichtung ist in Normalenrichtung der von den Stromschienen aufgespannten Ebene ausgerichtet.
Bei Überschreiten eines zulässigen Toleranzbandes wird eine Warnung von einer Auswerteeinheit herausgegeben, welche das Sensorsignal auswertet und am Fahrzeug angeordnet ist.
Auf diese Weise ist also nicht nur bei Inbetriebnahme und erstmaliger Überprüfung des Schienensystems sondern auch im laufenden Betrieb ein Überwachen des Schienensystems auf unzulässig hohe geometrische Abweichungen durchführbar. Die Auswerteeinheit ist auch mit einem Positionserfassungssystem verbunden, so dass die Abweichungen von der idealen Ausführung der Schienenposition zuordenbar sind.
Daraufhin kann dann eine Reparatur erfolgen.
Es ist auch ein weiterer Beschleunigungssensor vorsehbar, welcher die zu den oben genannten Querbeschleunigungen senkrecht gerichteten Querbeschleunigungen erfasst. Auf diese Weise ist noch weitere Information über Abweichungen des Schienensystems von der idealen Positionierung erreichbar.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 werden die vom Stromabnehmer 2 aus den Stromschienen abgezweigten Netzphasenströme dem elektrischen Antrieb des Fahrzeugs zugeführt.
Eine Diagnoseeinheit ist elektrisch mit den Phasen des Stromabnehmers verbunden, so dass die Reihenfolge der Netzphasen (L1, L2, L3) überwachbar ist. Falls also zwei Netzphasen elektrisch vertauscht wären, wäre dies von der Diagnoseeinheit detektierbar. Somit wird also das elektrische Drehfeld des mittels der Stromschienen dem Fahrzeug zugeführten Drehstroms von der Diagnoseeinheit überwacht.
Die Diagnoseeinheit überwacht also die Drehrichtung des Drehfeldes auf unzulässige Abweichung.
Außerdem wird auch jede der Netzphasenspannungen (L1, L2, L3) auf unzulässige hohe Abweichung von einem vorgegebenen Spannungswert überwacht.
Bei einer unzulässigen Abweichung ist somit ein Abschalten des Fahrzeugs und/oder ein Übermitteln einer Warnungsinformation oder Fehlermeldung an eine übergeordnete Steuerung des Schienensystems ermöglicht.
Das Fahrzeug weist nicht nur das Laufrad auf, welches auf einer jeweiligen Schiene abrollt, sondern auch seitliche Führungsräder, die an der Schiene abgestützt sind.
Bevorzugt ist das Schienensystem eine Einschienenhängebahn.
Bezugszeichenliste

1: Halteteil mit Stromschienen
2: Stromabnehmer
3: Federelement
4: Tragblech, insbesondere U-förmig gebogenes Tragblech
5: Plattenteil, insbesondere Blechteil
6: Beabstandungsmittel mit Schwingungsdämpfer
7: Verbindungsschraube
8: Sensor, insbesondere Beschleunigungssensor
9: Tragteil
L1: erste Netzphase, insbesondere U
L2: erste Netzphase, insbesondere V
L3: erste Netzphase, insbesondere W

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014007064 A1 [0003]
DE 102013013017 A1 [0004]
DE 2640585 A [0005]

Claims

Mittels Schleifleitung versorgtes Fahrzeug eines Schienensystems, insbesondere Einschienenhängebahn, wobei das Fahrzeug Laufräder aufweist, welche mit stationär angeordneten Schienen des Schienensystems in Wirkverbindung sind, wobei parallel zu den Schienen mindestens drei, voneinander beabstandete Stromschienen vorgesehen sind, wobei eine jeweilige Stromschiene eine jeweilige Netzphase der Drehspannungsquelle führt, wobei das Fahrzeug einen Stromabnehmer aufweist, welcher mit den Stromschienen in Wirkverbindung ist, so dass der elektrische Antrieb des Fahrzeugs aus der Drehspannungsquelle versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Diagnoseeinheit aufweist, welche Mittel zur Spannungserfassung aufweist, wobei die von den Stromschienen mittels des Stromabnehmers abgenommenen Netzphasenspannungen von den Mitteln zur Spannungserfassung der Diagnoseeinheit erfasst werden und die Diagnoseeinheit ein Mittel zur Überwachung der erfassten Spannungswerte auf jeweilige, unzulässig hohe Abweichung von einem jeweils vorgegebenen Wert aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinheit ein Mittel zur Bestimmung der Drehrichtung eines von den Netzphasenspannungen gebildeten elektrischen Drehfeldes, insbesondere Drehspannung, aufweist und ein Vergleichsmittel zum Vergleich der bestimmten Drehrichtung mit einer vorgegebenen Drehrichtung.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Stromschienen jeweils eine der Netzphasen eines Drehspannungs-Versorgungsnetzes führen.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer an einem Plattenteil des Fahrzeugs aufgenommen ist, wobei das Plattenteil mit einem Tragteil des Fahrzeugs mittels Beabstandungsmitteln verbunden ist, die jeweils einen Schwingungsdämpfer aufweisen, wobei ein Beschleunigungssensor am Plattenteil befestigt ist, wobei das Tragteil mit einem Fahrgestellt des Fahrzeugs verbunden ist oder das Tragteil das Fahrgestell des Fahrzeugs ist, insbesondere wobei am Fahrgestell Schienenräder drehbar gelagert angeordnet sind, wobei der Beschleunigungssensor mit der Diagnoseeinheit elektrisch verbunden ist, wobei die Diagnoseeinheit ein Mittel zur Überwachung der vom Beschleunigungssensor erfassten Beschleunigung auf unzuläüssig hohe abweichung von einem Sollwert, insbesondere von einem vorgegebenen Wert.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinheit mit einem Positionserfasungssystem des Fahrzeugs verbunden ist, mit welchem die Position erfassbar ist.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinheit einen Speciher aufweist, in welchem die erfassten Werte der – Netzphasenspannungen, – Beschleunigung und – Position jeweils, isnbesondere zu Zeitpunkten, zusammen abspeicherbar sind, insbeosndere wobei die Zeitpunkte den Zeitpunkten einer unzulässig hohen Überschreitung des jeweils vorgegebenen Wertes entsprechen.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnoseeinheit zur Auswertung der vom Stromabnehmer aufgenommenen Netzphasenspannungen am Fahrzeug angeordnet ist, wobei die Diagnoseeinheit die elektrische Drehrichtung des Drehstroms überwacht und die Netzphasenspannungen auf unzulässig hohe Abweichungen von einem jeweils vorgegebenen Wert überwacht.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor durch eine Ausnehmung des Tragteils hindurchragt.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor in einer Querrichtung zur Schienenrichtung länger ausgeführt ist als in Schienenrichtung, insbesondere wobei die Querrichtung parallel zur Normalenrichtung der von den Stromschienen aufgespannten Ebene ausgerichtet ist.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer von einem Federelement zu Stromschienen hin gedrückt ist, welches an einem U-förmig gebogenen Tragblech abgestützt ist.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkelbereich des U-förmig gebogenen Tragblechs mit dem Plattenteil fest verbunden ist und das Federelement an dem anderen Schenkelbereich des U-förmig gebogenen Tragblechs abgestützt ist.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfer derart ausgeführt sind, dass die abgedämpften Frequenzen niedriger sind als die vom Beschleunigungssensor zu erfassenden.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Sensorsignale am Fahrzeug angeordnet ist.