DE1917640A1

DE1917640A1 - Schienengebundener Zug fuer hohe Geschwindigkeiten

Info

Publication number: DE1917640A1
Application number: DE19691917640
Authority: DE
Inventors: Sandig Dipl-Ing Hans Georg; Schrag Dipl-Ing Manfred
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1969-04-05
Filing date: 1969-04-05
Publication date: 1970-10-08
Also published as: FR2038259A6; GB1292683A

Description

ap/A 2933 ■ Voith Getriebe KG

Kennwort: "Einzelachsantrieb-Zusatz" Heidenneim/Brenz

Schienengebundener Zug für hohe Geschwindigkeiten Zusatz zu Patent (Patentanm. P 18 14 117.8)

Die Erfindung betrifft einen eohienengebundenen Zug für hohe Geschwindigkeiten, bei dem an wenigetens einer Stelle des Zuges eine drehzahlregelbare Kraftmaschine und wenigstens ein von ihr angetriebener Wechselstromgenerator angeordnet ist, und bei dem eine Vielzahl der Zugachsen durch je einen in unmittelbarer Nachbarsohaft der Treibachsen angeordneten elektrisch an die Wechselstromgeneratoren angeschlossenen Elektromotor angetrieben wird und bei dem Im Kraftfluß zwieohen diesem Elektromotor und der jeweiligen Treibachse wenigstens ein hydrodynamischer Arbeitekreislauf angeordnet ist, nach Patent ....... (Patentanmeldung P 18 H 117.8).

Bei Reisezügen, die für Geschwindigkeiten von 200 km und mehr für den Pereonenbeförderungsditnet eingesetzt werden» ist mit Rücksicht auf die Fahrgäste die maximale Beschleunigung bein Anfahren des Zuges nach oben begrenzt! z.B. auf 1 m/s . Diese Beschneidung der Beschleunigung bringt es mit eich« daß beim Anfahren nicht die Leistung, sondern die Zugkraft wenigstens annähernd konstant zu halten ist. Die Anfahr leistung au£ in der Besohleunigungsphase demgemäß etwa linear mit der Geschwindigkeit von Hull aus zunehmen. Uu einerseits diesem sich laufend mit dem sohneller werdenden Zug ändernden Bedarf an Traktionsleistung naohkommen zu können, um andererseits die in der Marschphase hoher Geschwindigkeiten erforderliche große, nur über nahezu alle Zugaohsen übertragbar« Trakticneleietung nioht über 8u viele teure Regelgetriebt übertragen iu nüssen, wird in

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weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach dem Hauptpatent vorgeschlagen, bei einem Teil der Treibachsen zwischen dem Elektromotor und der jeweiligen Treibachse ein hydrodynamisches Getriebe mit wenigstens einem für je eine Fahrtrichtung ausgelegten Strömungewandler und einer Strömungskupplung anzuordnen, dessen Arbeitskreisläufe im KraftfluS parallel zueinander angeordnet und wahlweise einschaltbar sind, und daß bei einem weiteren Teil der Treibachsen zwischen dem Elektromotor und der jeweiligen Treibachse lediglich eine Strömungskupplung angeordnet ist und daß Mittel vorgesehen sind, mittels derer die lediglioh über» eine Strömungskupplung antreibbaren Achsen erst zusammen mit der Umschaltung der hydrodynamischen Getriebe auf den Kupplungegang zur Traktion herangezogen werden.

Um eine möglichst geringe Anzahl von verschiedenen Getriebeteilen zu Zwecken der Instandhaltung bereithalten zu müssen, um die Wartung der unteräöhiödliolien Getriebe ssu erleichtern und um nicht zuletzt aufgrund von Serienfertigung die Herstellung derartiger Getriebe zu vereinfachen» wird in weiterer Ausgestaltung des eben vorgetragenen Erfindungsgedankens vorgeschlagen» daß die an den Treibachsen angeordneten Elektromotoren und die hydrodynamischen Getriebe leistungs- und größenmäßig untereinander alle gleich sind.

Nach einem anderen Gedanken der Erfindung wird die zugrunde liegende Aufgabe auch dadurch gelöst, daß an einem Teil der Zugachs en je ein für die eine Fahrtrichtung ausgelegter elektrohy** drauliacher, vorzugsweise mit einem während des Anfahrens eingeschalteten Strömungswandler und mit einer während der Marsohfahrt eingeschalteten drehrlchtungsunabhängigen Strömungskupplung ausgerüsteter Antrieb und an einem anderen Teil jeweils ein solcher Antrieb für die entgegengesetzte Fahrtrichtung angeordnet ist. Dabei ist in weiterer Ausgestaltung der obengenannten Erfindung zwecks Typenbereinigung unter den in ©in®a Zug tu installierenden Antriebe vorgesehen, dafi die «laktrohydr&uXisßhen Antriebe für die beiden Fahrtrichtungen untereinander fällig gleich auegebildet, jedoch jeweils über ela« einander ®ntgegen~ gesetzt© übersetzung an die zugehörige Sreibachs© iuag@le®ppelt sind«

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Die Vereinheitlichung unter den cur Verwendung kommenden Antrieben läßt sieb, dadurch noch weiter treiben« daß - wie nach einem weiteren Erflndungsgedanken vorgeechlagen wird - dia Antriebe selbst und auch deren Ankoppelung an die zugehörige Treibachse für beide Fahrtrichtungen völlig gleich ausgebildet, jedoch die aus Antrieb und zugehöriger Treibachße suaaamengaaatgten an sich gleichen elektrohydrauliachen Treibsätze paarweiaa jedoch einander entgegengesetzt in die Wagen eingebaut werden.

Damit jeder angetriebene Vagen in beiden !Richtungen zur Traktion herangezogen werden kann;, wird ferner vorgeechlagen § daß jeweils eine Achse bzw. ein Drehgestell einaa Bit Treibachsen ausgerüsteten Zugwagens für die eine Fahrtrichtung und eine andere Achse bzw. daa andere Drehgestell für die entgegengesetzte Fahrtrichtung auegelegt werden.

Sie Erfindung ist anhand zweier in dan Zeichnung a dargeetelltar Auaführungebe!spiele Is folgenden atwaa näher erläutert» Es zeigern

Flg. 1 den vorderen Tall sines gssturbinengetriebenen elektrohydraulieehen HochgesuhwiMigkeitacuges mit erfindungsgemäßer Anordnung u&d Verteilung der elektrohydrauliechen Treibaätse entlang des Zuges, und

Fig. 2 eine andere erfindungegemäße Art der Anordnung und Aufteilung der Treibsätze entlang das Zuge·.

In der Lokomotive 1 des in Flg. t dargestellten Zugee ist sine Gasturbine 2 und ein von ihr angetriebener Weoheeletroagenerator 3 angeordnet. Bar Generator «pelet über die Leitung 4 die Elektromotoren 5 dar an dan Treibachsen 6 dar Lokomotive angeordneten, jeweile aus einea E-Motor, einea swtl Wandler und sins Kupplung enthaltenden hydrodynamischen Getriebe 7 und eine« Achs·» getriebe 8 bestehenden Treibe*tee. UIs an den Waggons 13 4*s Zuge· angeordneten Treibaoheen 9 werden sbsnfalls elektrohydraulisch über dia Leitung 10 tor des Elektromotor 11 ϋϋ*? &la Strö-

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mungskupplung 12 und das Achegetriebe 8 angetrieben. In der Leitung 10 au den Waggon-E-Motoren ist ein Schalter 14 angeordnet. ·

Die Treibsätze der Lokomotivachsen 6 und die der Waggonachsen 9 entsprechen einander weitgehend. Die Achsgetriebe 8 sind die gleichen, ebenso die E-Hotoren 5 baw. 11* Die zwischen den E-Motoren und den Achagetrieben vorgesehenen hydrodynamischen Getriebe unterscheiden sich nur dadurch, daß bei den Getrieben für die Treibachsen der Lokomotive eine zwei Wandler umfassende Getriebeeinheit an die sonst bei allen Treibachsen vorgesehene Kupplungs^- getriebe-Einheit 12 angeflanscht ist. Durch diese Ausbildung und Anordnung wird ein Höchstmaß an Typeneinfachheit bei gleichzeitiger Flexibilität bezüglich der Zugkraftgestaltung in der Beachleunigungsphase erreicht. Sollte die erforderliche Anfahrzugkraft zujQ Beispiel nicht über vier Treibachsen auf zubringen sein, ao wird man weitere gleichartige Wandler-Getriebe-Einheiten auch in den Kraftfluß der Waggon-Treibsätze einbauen und die entsprechenden Ε-Motoren an die Stromleitung 4 anschließen.

Bei einer Ausbildung der Wagen nach Fig. 1 wird man sich einen Waggon-Park mit Waggons, deren Achsen nur in der Marschphaae und nur über eine Strömungskupplung elektrohydraulisch antreibbar sind, und mit solchen, deren Achsen auch noch über zwei Wandler in der Beschleunigungsphaee antreibbar sind, zusammenstellen und daraus, je nach Gebirgigkeit der zu befahrenden Strecke und Je nach Zugkraftbedarf beim Anfahren Züge mit einer entsprechenden Anzahl von Beechleunigunga- bzw. Bergfahrttreibachsen und einer entsprechenden Zahl von Marschfahrt-Treibaohsen zusammeneteilen. Auf diese Weise hat man es auch naoh Fertigstellung der Zugwagen in der Hand, das Zugkraftangebot des Zuges im unteren Geschwin- digkeitsbereioh beliebig zu variieren.

Das Anfahren des in Fig. 1 dargestellten Zuges geht folgendermaßen vor eicht Die Gasturbine treibt den Generator 3 an und erzeugt damit je naoh Drehsahl einen mehr oder weniger hochfrequenten Strom. Die an den Generator 3 in der Besohleunigungaphaae angeschlossenen Elektromotoren 5 sind robuste Kurzsohlußlöiiftrmo-

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toren, die aufgrund der veränderlichen Frequenz Von der Gasturbine her drehzahlregelbar Bind. Je nach Drehzahl der Elektromotoren nimmt der in den Getrieben 7 vorgesehene Wandler eine mehr oder weniger hohe Leistung auf und gibt dementsprechend ein mehr oder weniger großes Drehmoment an die Treibachse 6 weiter. Durch allmähliches Erhöhen der Gaaturbinendrehzahl wird die Drehzahl der E-Motoreri 5 erhöht und dementsprechend die Anfahrleistung. Die Gasturbine 2 arbeitet dabei im Teillaatbereich. Ist das Ende des mit dem Wandler beatreiohbaren Drehzahl- und GeachwindiglceItabereiches erreicht, so werden die Arbeitskreisläufe der Getriebe 7 auf Kupplungsbetrieb umgefüllt. Gleichzeitig mit dieser Umfüllung wird der Schalter 14 geschlossen und werden damit die Waggon-Treibachsen mic zur Traktion herangezogen. Wach dieser Umschaltung wird die Gasturbine weiter bis zu ihrer vollen Leistungsdarbietung aufgeschaltet. Der Zug erreicht seine Maximalgeschwindigkeit. Die Einstellung verschieden hoher Geschwindigkeiten geschieht duroh entsprechende Drehzahleinstellung an der Gasturbine.

Um auch die Gegenfahrtrichtung mit dem gleiohen Zugkraftangtbot bedienen zu können, ist ein in seiner Charakteristik gleicher, jedoch demgegenüber für entgegengesetzte An- bzw. Abtriebadrthrichtuxig auegelegter Strömungewandler In den Anfahrgetrieben vorgesehen. Die passende Drehrichtung der elektrischen Antriebsmotoren wird durch Umpolen der Motoren hergestellt. Da Strömungskupplungen im Regelfall für beide Drehriehtungen gleich gut geeignet sind, erübrigt es sich, im Kupplungagang für ^ede Fahrtrichtung einen Strömungekreialauf vorzusehen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Zug 1st die Antrieboanlage in der Lokomotive oder besser gesagt im an vorderster Stelle angeordneten Kraftstationswageη ganz ähnlich der in Fig. 1 ausgebildet» Auch die Achegetriebe 8 an den Treibachsen sind die gleichen*

Im Unterschied zu Fig. 1 sind in dem Zug naoh Pig· 2 zwei Arten von TreibachBen vorgesehen,' und zwar solche, die in der Beaohleunigungephase "vorwärts" den Zug antreiben und solche, die bei der Beschleunigung in RückwUrtarichtung zur Traktion benutzt werden. Die erste Art dtr Treibachsen sind mit V gekennzeichnet» die an-

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deren mit K. Da man in beiden Fahrtriehtungen ein gleiches Traktionsleistungsangebot haben mochte, wird man ebensoviele V-Ireibacheen wie R-Treibachsen im Zug vorsehen, d.h. 50 i<> der iireibachaen werden in der Beschleunigungsphase nutzbar gemacht. Im allgemeinen ist dieser Anteil mit Rücksicht auf die hochstzulässigen Beschleunigung s wer te völlig ausreichend. Die aus- i'reibachae (V bzw, H), Achegetriebe 8, hydrodynamischem Getriebe 15 und Elektromotor 16 gebildeten Treibsätze 17 bzw. 18 (ein- oder zweiachsig) sind völlig identisch aufgebaut, jedoch in unterschiedlicher Welse in den 2ug eingebaut. Durch die entgegengesetzte Einbaulage in den Zug kommt Qm Umfang der V-Ireibräder eine andersgerichtete Bewegung - bei relativ gesehen gleichem Drehsinn der Einzelteile von Elektromotor und hydraulischem Getriebe - als an den R-Treibrädern zustande. Eine solche Bewegungsumkehr kommt auch bei gleicher Einbaulage der Treibsätze, jedoch unterschiedlicher Auebildung der Achegetriebe 8 zustande. Die in diesem Getriebe vorgesehenen Kegelzahnrader müßten nur in unterschiedlicher Art in das Getriebe eingebaut werden, derart, daß sie - zwar auf den gleichen Wellen angeordnet - auf einer um 160° versetzt angeordneten Stelle miteinander im Eingriff stehen.

Durch eine solche Auebildung bzw. Anordnung der Treibsätee können unter Verwendung identischer Seile und gleicher, größer i'eilegruppen verschiedene i'reibrichtungen an verschiedenen Achsen eriielt werden.

Die Einschränkung, daß nur 50 # der Treibaohaen iü iräktion·- zweolten ausgenützt werden ttta&tti» gilt nur ia Fahrbereich der Wandler 19, d.h. wenn der !Zug sich in dir Beichleunigungaphaet befindet» Iü Marechbereich, wenn die hydrodynaaiaohtn Gttritb· 15 auf den Fahrboreich der Strömungskupplung 20 umgeschalttt w«rdtn, können sämtliche Treibachsen, d.h. sowohl dia V- als auch die R-l'reibaohaen zur iaktion in derselben Vahrtriohtung benutit werdan. Dies geschieht dadurch, dai sämtliche Strümungekupplunftn gefüllt werden und zum Beispiel bei Vorwärtsfahrt die ElektröBotören der V-Treiböäfcssö In der normalen Drehrichtung und die der S-freibuätzo durch Umpolen In ihrer Gagenlaufrichtung angetrieben wer-

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den. Dank der Drehrichtungsunabhängigkeit der Strömungskupplungen können diese sowohl in der einen wie in der anderen Drehrichtung betrieben werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung bzv/. Anordnung der Treibsätze des Zuges wird ein besonders billiger Allaohe- bzw. Vielachsantrieb des Zuges ermöglicht, da nur ein Geringstmaß an unterschiedlichen Teilen bsw. Aggregaten verwendet werden muß und die Serienfertigung im größtmöglichen Umfang angewendet werden
kann. Dies wirkt eich nicht nur günstig bei der Ileretellung und Anschaffung des Zuges aus, sondern auch bei der späteren Wartung und der Ersatzteilbeschaffung und Lagerhaltung. '

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Claims

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Kennwort» "Einzelachsantrieb-Zusatz" Heidenheim/Brenz

Pat en tansprüche

1. Schienengebundener Zug für hohe Geschwindigkeiten, bei dem an wenigstens einer Stelle des Zuges eine drehzahlregelbare Kraftmaschine und wenigstens ein von ihr angetriebener Wechselstromgenerator angeordnet ist, und bei dem eine Vielzahl der Zugachsen durch je einen in unmittelbarer Nachbarschaft der Treibachsen angeordneten elektrisch an die Wechselstromgeneratoren angeschlossenen Elektromotor angetrieben wird und bei dem im Kraftfluß zwischen Motor und der jeweiligen Treibachse wenigstens ein hydrodynamischer Arbeitskreielauf angeordnet ist, nach Patent (Patentanmeldung P 18 14 117.8),

dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Teil der Ireibachsen (6) zwischen dem Elektromotor (5) und der jeweiligen Treibachse ein hydrodynamisches Getriebe (7) mit zwei bezuglich der Übersetzung gleich, aber für verschiedene Drehrichtung ausgelegten Strömungswandlern und einer Strömungskupplung angeordnet ist, dessen Arbeitskreisläufe im Kraftfluß parallel zueinander angeordnet und wahlweise einsehaltbar sind, und daß bei einem weiteren Teil der Treibachsen (9) zwischen dem Elektromotor (11) und der jeweiligen Treibachse lediglich eine Strö-. mungskupplung (12) angeordnet ist, und daß ferner Mittel vorgesehen sind, mittels derer die lediglich über eine Strömungskupplung antreibbaren Achsen erst zusammen mit der Umschaltung der hydrodynamischen Getriebe auf den Kupplungegang sur !Traktion herangezogen werden (Fig. 1).

2. Zug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Treibachsen angeordneten Elektromotoren (5 und 11) und die hydrodynamischen Getriebe (7 und 12) leistung··» und größtnmttßig untereinander alle gleich ausgebildet sind (71g. 1).

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3. Schienengebundener Zug für hohe Geschwindigkeiten, bei dem an wenigstens einer Stelle des Zuges eine drehzahlregelbare Kraftmaschine und wenigstens ein von ihr angetriebener Wechselstromgenerator angeordnet ist, und bei dem eine Vielzahl der Zugaohsen durch je einen in unmittelbarer Nachbarschaft der Treibachsen angeordneten elektrisch an die Wechselstromgeneratoren angeschlossenen Elektromotor angetrieben wird und bei dem im Kraftfluß zwischen Motor und der jeweiligen Treibachse wenigstens ein hydrodynamischer Arbeitskrelalauf angeordnet ist, nach Patent ..... (Patentanmeldung P 18 14 117.8), dadurch gekennzeichnet, daß an einem Teil der Zugaohsen (V) je ein für die eine Fahrtrichtung ausgelegter, elektrohydraulisoher, vorzugsweise mit einem während des Anfahrens eingeschalteten Strömungswandler (19) und mit einer während der Marschfahrt eingeschalteten, drehrichtungsunabhängigen Strömungskupplung (20) ausgerüsteter Antrieb und an einem anderen Teil der Zugachsen (R) jeweils ein solcher Antrieb für die entgegengesetzte Fahrtrichtung angeordnet 1st, und daß ferner Mittel vorgesehen sind, mittels derer zusammen mit dem Umschalten auf den Kupplungegang auch die Elektromotoren (16) und die Strömungskupplungen , (20) der Treibsätze der für die Gegenfahrtrichtung Bit zur Traktion herangezogen werden, dadurch, daß die restlichen Elektromotoren, auf Rückwärtslauf umgepolt, auoh an den Generator (3) angeschlossen werden.

4· Zug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrohydrauliechen Antriebe (15, 16) für.die beiden Fahrtrichtungen untereinander völlig gleloh ausgebildet, jedoch jeweils Über eine einander entgegengesetzte übersetzung (6) an die zugehörige Treibachse (V bzw. H) angekoppelt sind.

5. 2ug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (15, 16) selbst und auoh deren Ankoppelung (θ) an die zugehörig· Treibachse (V bzw. H) fUr beide Fahrtrichtungen völlig

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gleich ausgebildet, jedoch die aua Antrieb (8, 15» 16) und zugehöriger Treibachse (V bzw. E) zusammengesetzten, an eich gleichen elektrohydraulischen Treibaätze (17 oder 18) einander entgegengesetzt in den Wagen eingebaut sind.

6. Zug nach einem der Anspräche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Achse (17) bzw. ein Drehgestell (18) eines mit Treibachsen ausgerüsteten Zugwagens für die eine Fahrtrichtung und eine andere Achse bzw. das andere Drehgestell für die entgegengesetzte Fahrtrichtung ausgelegt sind.

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Le e rs e i t e