DE149271C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Betriebssystem für elektrische Bahnen ist vorzugsweise für die Verwendung auf Bahnlinien bestimmt, welche einen großen Verkehr besitzen, und wo die Wagen in kurzen Zwischenräumen verkehren sollen. Auf solchen Strecken ist es wünschenswert, daß der Antrieb durch von den Zügen mitgeführte Sammlerbatterien bewirkt wird, um die Unabhängigkeit der einzelnen Züge voneinander zu sichern, und daß gleichzeitig Fürsorge für eine große Anfahrgeschwindigkeit auf den Stationen getroffen und die volle zulässige Höchstgeschwindigkeit auf der ganzen Strecke aufrecht erhalten wird, unbeschadet etwa auf der Strecke vorkommender Steigungen und Kurven.

Diese Zwecke sollen gemäß der Erfindung unter Verwendung von ortsfesten Ergänzungs-Stromquellen neben den von den Zügen mitgeführten fahrbaren Sammlerbatterien dadurch erreicht werden, daß die ortsfesten Ergänzungsstromquellen zum Antriebe besonderer Ergänzungsmotoren bezw. nur eines Teiles der Zugmotoren dienen, welche an den Stellen besonders großen Kraftbedarfs, wie z. B. beim Anfahren an den Stationen, auf Kurven und Steigungen, die von der fahrbaren Sammlerbatterie gespeisten' Motoren unterstützen, oder ersetzen. Hierdurch wird erreicht, daß die für ausschließlichen Antrieb durch die fahrbaren Sammlerbatterien bestimmten Motoren unter stets gleichen und für die Arbeitsleistung der Batterie besonders günstigen Bedingungen bei verhältnismäßig niedriger Spannung arbeiten können, während andererseits gleichzeitig die periodisch an den Stellen großen Kraftbedarfs in Wirkung tretenden Motoren für den Betrieb mit hoher Spannung gebaut sein können, so daß die Energie der ortsfesten Stromquellen in der vorteilhaftesten Form Verwendung finden kann.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι eine schematische Darstellung eines der Erfindung gemäß eingerichteten Betriebssystems für elektrische Bahnen.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung zweier Wagen, wie dieselben für das neue Betriebssystem Amvendung finden können, wobei der eine der beiden Waagen neben den Sammlerbatterien eine Anzahl von Sitzen enthalten kann, oder auch aus einem Spezialwagen zur Aufnahme der Batterien zum Antrieb des Zuges bestehen kann.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Wagens und veranschaulicht eine besondere Art, die Hilfsmotoren mit den elektrischen Ergänzungsstromquellen selbsttätig zu verbinden.

Die Art des neuen Betriebssystems ist atis folgender Erläuterung des Näheren ersichtlich.

Sammlerbatterien 1, insbesondere solche mit unveränderlichem alkalischen Elektrolvten

und aus fein.verteilten Metallen oder Metallsauerstoffverbindungen bestehenden Elektroden werden auf dem Zuge selbst oder auf Spezialwagen 2 (Fig. 2) angeordnet, die einen Teil des Zuges bilden, wobei dafür Sorge getragen wird, daß sie behufs Prüfung und Wiederladung leicht entfernt werden körinen. Diese Sammlerbatterien 1 besitzen nur eine solche Leistungsfähigkeit, daß sie den Zug mit Hilfe von Motoren 3 auf ebener oder nahezu ebener Bahn mit normaler Geschwindigkeit zu treiben vermögen. Der Anschluß der Motoren 3 an die Sammlerbatterie 1 erfolgt durch einen beliebigen Regelungsschalter, wie ein solcher bei 30 in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. Um ein schnelles Anfahren der Züge und eine große Anfangsgeschwindigkeit an den Stationen 4 zu erzielen und die normale Geschwindigkeit auch auf Steigungen 5 und auf Kurven 6 (Fig. 1) aufrecht zu erhalten, ist eine erhebliche Kraftvermehrung über das Maß der von den Batterien 1 gelieferten Betriebskraft hinaus erforderlich und diese Ergänzungskraft soll gemäß der Erfindung durch Ergänzungsstromquellen 7 geliefert werden, welche in geeigneter Weise an Stationen 4, Steigungen 5 und Kurven 6 vorgesehen sind und nur mit den Zugmotoren 8 durch Leiter 9 von geeigneter kurzer Längenausdehnung an den genannten Stationen, Steigungen und Kurven in Verbindung stehen, wobei die Rückleitung für den Ergänzungsstrom durch geeignete Leiter, wie z. B. Schienen 10, in der üblichen Weise bewirkt wird. Die Einschaltung der Motoren 8 in den Stromkreis der Ergänzungsstromquellen 7 erfolgt durch geeignete Regelungsschalter, wie solche bei 80 in Fig. 2 · der Zeichnung schematisch angedeutet sind. Der Ergänzungsstrom kann beliebigen Quellen, wie z. B. in beliebiger Weise anzubringenden Dynamos, oder auch Sammlerbatterien entnommen werden. Die Anwendung des neuen Betriebssystems gestaltet sich wie folgt:

Beim Anfahren auf einer Station 4 wird den Motoren 8 oder einem Teil derselben Strom von den HilfsStromquellen 7 durch die Teilleiter 9 zugeführt, wobei der Batteriestrom zum Antrieb der Motoren 3, welche an die fahrbare Batterie 1 angeschlossen sind, benutzt werden kann, um erforderlichenfalls die nutzbare Kraftleistung zu erhöhen. Die Summe der Kraftleistungen der ortsfesten Stromquellen 7 und der Batterie 1, oder event.

der ortsfesten Stromquellen allein, ist dabei so zu bemessen, daß sie hinreichend ist, um ein schnelles Anfahren des Zuges herbeizuführen. Wenn der Zug, nachdem er die Station verlassen hat, den kurzen Teilleiter 9 verlassen hat, wird die Bewegung des Zuges fortgesetzt und unterhalten durch die Kraft, welche von der Batterie 1 allein und den durch dieselbe gespeisten Motoren 3 geliefert wird, bis der Zug zu einer Steigung 5 oder einer Kurve 6 gelangt, wo durch einen anderen Teilleiter 9, dessen Länge der Länge der Steigung oder Kurve entspricht, Ergänzungsenergie zugeführt wird, um die normale Zuggeschwindigkeit aufrecht zu erhalten. Auf diese Weise kann durch eine Summierung der Leistung der vom Zuge mitgeführten Batterie und der von ortsfesten Ergänzungsstromquellen 7 gelieferten Leistung ein schnelles Anfahren des Zuges herbeigeführt und eine volle Zuggeschwindigkeit auch auf Steigungen und Kurven aufrecht erhalten werden, ohne daß die Batterie in übermäßiger Weise beansprucht wird.

Um die Wirkung· der ortsfesten Stromquellen 7 zu unterstützen und eine gleichmäßige Belastung derselben zu allen Zeiten herbeizuführen, können an die ortsfesten Stromquellen 7 ortsfeste Batterien 11 (Fig. 1) angeschlossen werden, die an Stationen, Steigungen oder Kurven aufgestellt werden, so daß, wenn kein Zug den oder die Teilleiter 9, welche von den ortsfesten Stromquellen 7 gespeist werden, befährt, der durch dieselben erzeugte Strom von den Batterien 11 aufgenommen wird, welche als Kraftspeicher dienen.

Bei der Durchführung· des Betriebssystems empfiehlt es sich, die durch die Sammlerbatterie zu treibenden Motoren 3 für eine ziemlich niedrige Spannung von etwa 75—100 Volt zu berechnen, weil die besten Resultate mit Hilfe solcher fahrbaren Batterien erzielt werden, wenn dieselben bei niedriger Spannung arbeiten, während eine höhere Spannung, etwa 500—600 Volt, für die von den Ergänzungs-Stromquellen 7 gespeisten Motoren Anwendung finden kann, da die Kosten der Teilleiter sich bekanntlich viel niedriger stellen, wenn hohe Spannungen bei verhältnismäßig geringer. Stromstärke benutzt werden. Bei einer solchen Wahl der Motoren und der Spannungen werden die prinzipiellen Vorteile, welche die Anwendung· zweier Reihen von Motoren bietet, und die vorzugsweise darin bestehen, daß die Motoren stets unter den günstigsten Bedingungen zu arbeiten vermögen, möglichst voll zur Geltung gebracht.

Fig. ι zeigt eine an ein Dreiphasenleitersystem 12 angeschlossene Ergänzungsstromquelle 7, welche durch einen die Spannung herabsetzenden Transformator 13 und einen Motortransformator 14 die ortsfesten Batterien 11 ladet, welche mit den Teilleitern 9 verbunden sind, wobei die -Rückleitung durch Kontaktschienen 10 bewirkt wird.

Der Wagen ist mit einem S i e m e η s'schen Kontaktbügel 15 oder einem anderen geeigneten Stromabnehmer versehen.

Obgleich in Fig. ι ein einziger Generator 7 dargestellt ist, welcher gleichzeitig drei ortsfesten Batterien Strom zuführt, so ist doch ersichtlich, daß jede Batterie 11 oder jeder Teilleiter 9 direkt von einer besonders für ihn ,vorgesehenen Stromquelle gespeist werden kann.

Bei der Anwendung dieses Betriebssystems ist es wünschenswert, daß Einrichtungen getroffen werden, durch welche die Zugmotoren selbsttätig in leitende Verbindung mit den Teilleitern gebracht werden, wenn der Zug an die Stelle der letzteren gelangt, damit die von dem Zuge mitgeführten Batterien 1 nicht auf Steigungen oder Kurven durch Versehen oder Nachlässigkeit des Maschinisten infolge Nichtemschaltung der Ergänzungsstromquelle übermäßig beansprucht werden.

Zum Zweck der erwähnten selbsttätigen Einschaltung der durch die Teilleiter 9 von den Ergänzungsstromquellen zu speisenden Motoren kann, wie in Fig. 3 der Zeichnung angedeutet ist, ,ein Solenoid 16 mit zwei entgegengesetzt gerichteten Wicklungen so zwischen dem Teilleiter 9 und der Rückleitung· 10 unter Benutzung der Räder als Leiter eingeschaltet werden, daß, wenn ein Zug einen Teilleiter 9 erreicht, ein Strom durch die eine Wicklung des Solenoids 16 hindurchgeht, so daß der Eisenkern 17 in die Solenoidspule hineingezogen wird und die Hilsmotoren 8 einschaltet, während vor dem Verlassen des Teilleiters 9 ein Strom durch die entgegengesetzte Wicklung" des Solenoids τ6 hindurchgeht, der den Eisenkern entmagnetisiert, so daß derselbe unter dem Einfluß der Feder, 18 aus der Spule herausgezogen wird und die Hilfsmotoren 8 ausschaltet.

Die Stromläufe sind dabei die folgenden: Von dem Teilleiter 9 geht der Strom durch den Gleitkontakt 15 nach dem Schalter 22, welcher gewöhnlich geschlossen ist. An den Schalter 22 schließt sich eine Stromverzweigung, von welcher der eine Zweig durch die eine (die untere) Windung des Solenoids 16 über Leitung 25 nach einem Rade des Wagens geht, von wo er in die Rückleitung übertritt. Dieser Strom erregt das Solenoid 16, was zur Folge hat, daß der Eisenkern 17 entgegen der AVirkung der Boeder 18 in die Solenoidspule hineingezogen wird, wobei dieser unter Vermittlung des Anlassers 19 die Motoren 8 in den Linienstromkreis einschaltet. Dieses geschieht durch die Leitung 24, welche von dem Anlasser 19 nach dem Schalter 22 und von dort nach dem Teilleiter 9 führt. Vor dem Verlassen des Teilleiters 9 gelangt eine Kontaktfeder oder ein Gleitstück 21, das mittels Leitung 23 an die zweite (die obere) ■ AVicklung des Solenoids 16 angeschlossen ist, welche letztere Wicklung in entgegengesetzter Richtung gewickelt ist wie die oben erwähnte Wicklung, in Kontakt mit einem kurzen Schienenstück 20, welches in leitender Verbindung mit der Rückleitung 10 steht. Auf diese Weise wird ein Strom geschlossen, welcher von dem Teilleiter 9 durch den Stromabnehmer 15, den Schalter 22, die erwähnte zweite Wicklung des Solenoids 16 nach dem Gleitstücke 21 und von hier durch die kurze Schiene 20 nach der Rückleitung geht. Durch diesen Strom, welcher die gleiche Spannung besitzt wie der oben erwähnte, durch die erste Wicklung des Solenoids hindurchgehende Strom, welcher jedoch, wie erwähnt, das Solenoid 16' in umgekehrter Richtung umkreist wie der erst genannte Strom, wird der Eisenkern 17 entmagnetisiert, so daß derselbe durch die Feder 18 aus der Solenoidspule herausgezogen wird. Hierdurch wird gleichzeitig eine Ausschaltung der Hilfsmotoren 8 herbeigeführt, so daß dieselben so lange außer Tätigkeit bleiben, bis durch Auflaufen des Stromabnehmers 15 auf einen weiteren Teilleiter 9 eine neue Einschaltung dieser Motoren in den Stromkreis einer neuen ortsfesten Energiequelle erfolgt.

Gleichzeitig sind auf der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtungen vorgesehen, um den Anlasser 19 von Hand in der üblichen Weise zu bedienen. Der erwähnte Stromunterbrecher 22 kann von Hand in Tätigkeit gesetzt werden, um den Strom zu unterbrechen, wenn sich eier Zug in Ruhe befindet.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Betriebssystem für elektrische Bahnen, welche Sammler zum Motorbetrieb mit sich führen, deren Leistung an gewissen Punkten der Strecke durch die Leistung ortsfester elektrischer Ergänzungsstromquellen verstärkt oder ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ergänzungsstromquellen zum Antrieb besonderer Ergänzungsmotoren bezw. nur eines Teiles der Zugmotoren dienen, welche die von der Sammlerbatterie des Zuges angetriebenen Motoren an den betreffenden Stellen der Bahnstrecke unterstützen oder ersetzen, zum Zweck, die Motoren entsprechend den Bedingungen für den Betrieb durch fahrbare Sammlerbatterien einerseits und durch ortsfeste Stromquellen andererseits möglichst zweckmäßig wählen zu können.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Betriebssystems nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Züge mit zwei Motoren oder zwei Reihen von Motoren ausgerüstet sind, von welchen der eine Motor oder die eine Reihe von Motoren durch die Sammlerbatterie des Zuges gespeist wird, während der andere Motor oder die andere Reihe von Motoren nur an den Teilen der Strecke, welche von den Teilleitern der Ergänzungsstromquellen begleitet sind, in Wirkung tritt, indem sie durch die Bewegung eines Solenoidkernes mit Differentialwicklung selbsttätig in den Stromkreis der betreffenden Ergänzungs-Stromquelle eingeschaltet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.