DE19626347C2 - Oberleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Oberleitung für die Stromversorgung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die bis jetzt bekannten Oberleitungen dieser Art sind als sogenannte Kettenwerke ausgebildet. Sie werden im wesentlichen durch Tragseile gebildet, die an Traversen von Masten abgespannt sind. Diese sind entlang der Fahrstrecke aufgestellt. Die Tragseile dienen zur Führung und Verspannung des Fahrdrahtes, der zur Stromfüh­ rung vorgesehen ist. Ein wesentlicher Nachteil dieser Oberleitungen ist die Not­ wendigkeit einer hohen mechanischen-Vorspannung, die über Nachspannvorrich­ tungen an den Masten erreicht wird. Oberleitungen, die in der Weise ausgebildet sind, erfordern einen hohen Aufwand an konstruktiven Maßnahmen, um die erforder­ liche mechanische Stabilität zu erreichen. Dieses bedingt hohe Kosten, da die be­ nötigten Abspannjustierungen beim Bau der Oberleitungen einen hohen Arbeit­ seinsatz mit entsprechend ausgebildeten Experten erfordern. Die bis jetzt verwende­ ten Konstruktionen von Oberleitungen haben zudem den Nachteil einer oberen Ge­ schwindigkeitsbegrenzung. Ursache hierfür ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit me­ chanischer Transversalwellen im Fahrdraht. Stimmt diese Geschwindigkeit in etwa mit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges überein, kommt es zu unzulässigen An­ hebungen und Schwingungen des Fahrdrahts, wodurch der Kontakt zwischen dem Stromabnehmer des Fahrzeugs und dem Fahrdraht und damit die Stromversorgung des Fahrzeugs unterbrochen wird.

Aus DE-PS 248 051 ist eine schienenförmige Oberleitung für elektrische Bahnen be­ kannt, die als ein gitterförmiger, versteifter Träger mit dreieckigem Querschnitt ausge­ bildet ist.

Hierbei wird ein Fahrdraht an der Unterseite des dreieckigen Trägers zwischen zwei Schenkeln des durch den Träger aufgespannten Dreiecks eingeklemmt und über seine gesamte Länge fest eingespannt. Eine elastische Halterung des Fahrdrahts ist somit nicht gewährleistet.

Die DE 90 10 747 U1 beschreibt Ausleger für Oberleitungen elektrischer Bahnen, die aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Oberleitung aufzuzeigen, deren Aufbau auch bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs eine kontinuierliche Stromübertragung zwischen dem Fahrdraht und einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug sicherstellt und bei der auf das Vorspannen sowie auf Hilfsmittel, wie sie für bekannte Einrichtungen dieser Art erforderlich sind, verzichtet werden kann, wobei der Fahrdraht im wesentli­ chen schwingungsfrei befestigt ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Oberleitung für die Stromversorgung eines elektrisch ange­ triebenen Fahrzeugs weist eine Haltevorrichtung auf, die als flächige und starre Trag­ konstruktion ausgebildet ist. An ihrer Unterseite ist der Fahrdraht schwingungsfrei und elastisch befestigt. Die Tragkonstruktion ist in einer vertikalen Ebene ange­ ordnet, die parallel zu den Längsachsen von Masten verläuft, die entlang der Fahr­ strecke des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs aufgestellt sind. Die Tragkonstrukti­ on wird durch mindestens zwei in definiertem Abstand zueinander parallel geführte stabförmige Bauelemente gebildet. Die beiden stabförmigen Bauelemente sind über eine starre druckfeste Verstrebung miteinander verbunden. Der Fahrdraht ist an der Unterseite des unteren Bauelements über Klemmelemente gehaltert. Die kabelförmi­ gen Bauelemente sind aus Stäben zusammengesetzt, die einen Durchmesser von 30 mm und einer Länge von 13 m aufweisen. Die Stäbe sind aus kohlenfaserver­ stärktem oder glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Sie werden über Hülsen, die vorzugsweise als Steckhülsen ausgebildet sind, zu den stabförmigen Bauelementen beliebiger Länge zusammengefügt. Die Tragkonstruktion ist mit ihrem oberen stabför­ migen Bauelement an der Unterseite von Auslegern mittig befestigt, die an Masten gehaltert sind. An jedem Mast ist in einem definierten Abstand von seinem unteren aus dem Boden herausragenden Ende ein Ausleger so befestigt, daß dessen Längs­ achse senkrecht zur Fahrstrecke verläuft. Der Abstand zwischen den Auslegern zweier benachbarter Maste beträgt 65 m. Die Tragkonstruktion wird beidseitig einer jeden Traverse zusätzlich von Tragseilen gehalten. Diese sind über jeweils zwei Rollen geführt, die an der Oberseite eines jeden Auslegers befestigt sind. Die Befestigungspunkte der Tragseile an der Tragkonstruktion haben definierte Abstände von den Traversen. Erfindungsgemäß sind beidseitig eines jeden Auslegers zwei Be­ festigungspunkte vorgesehen. Die beiden außen liegenden Befestigungspunkte habe einen Abstand von 26 m von dem Ausleger, während der Abstand der beiden innen liegenden 13 m beträgt. Der Durchhang der Tragkonstruktion zwischen den Befesti­ gungspunkten wird durch eine spezielle Fertigung der stabförmigen Bauelemente vermieden. Hierfür werden die Stäbe über die oben erwähnten Steckhülsen so zusammengefügt, daß die stabförmigen Bauelemente eine Wölbung nach oben aufweisen, die durch das Eigengewicht der Konstruktion bis auf eine verbleibende Wölbung mit einen Radius kleiner 4 mm kompensiert wird. Die vertikalen Anteile der Seilkräfte kompensieren dann jeweils das Gewicht der Tragkonstruktion in den Be­ reichen, die zwischen den Befestigungspunkten liegen.

Die horizontalen Kräfte in den Tragseilen rufen in den kabelförmigen Bauelementen in den Bereichen zwischen den Befestigungspunkten Knicklasten in Form von Druck­ spannungen in Längsrichtung hervor, die ohne Zusatzmaßnahmen ein Ausknicken dieser Bereiche zur Folge hätten. Dieses Problem wird durch die Verwendung der Spannhülsen verhindert. Während der Montage der Tragkonstruktion wird mit Hilfe der Spannhülsen eine Zugspannung zwischen den Stäben eingestellt, deren Größe der Summe der horizontalen Kräfte in den Tragseilen entspricht. Diese Zugspannung kompensiert nach dem Spannen der Tragseile die Knicklast in den Bereichen, die zwischen den Befestigungspunkten und dem jeweiligen Mast liegen. Hierdurch werden die Bereiche in Längsrichtung nur gering belastet, die zwischen den Befesti­ gungspunkten und dem jeweiligen Mast liegen und zu dem Mast den kürzesten Abstand aufweisen. Auf die Bereiche zwischen den inneren Befestigungspunkten und den beiden äußeren Befestigungspunkten wird dagegen eine mittlere Zugspannung von mehrerer kN ausgeübt. Auf die Bereiche, die außerhalb der äußeren Befesti­ gungspunkte liegen, wirkt eine Zugspannung von 10 bis 20 kN. Die Zugspannungen können durch die Steckhülsen weiter gesteigert werden, inbesondere in den Fällen, in denen einem Auswehen durch Seitenwind wirksam begegnet werden muß. Die seitliche Auslenkung der Tragkonstruktion unter Windlast wird somit durch die gewählte Anordnung der Tragseile und durch die Belastung der Konstruktion auf Zug durch Verspannung der Steckhülsen beseitigt. Durch die eingestellte Zugspannung in den stabförmigen Bauelementen wird sowohl das Problem von Knicklasten als auch das Problem des Seitenwindes gelöst.

Vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeich­ net.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Oberleitung beidseitig eines Masts,

Fig. 2 einen Teilbereich der Oberleitung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Oberleitung gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Oberleitung 1, die im wesentlichen aus einer Haltevorrichtung 2 für einen Fahrdraht 3 besteht. Die Haltevorrichtung 2 ist als flächige und starre Tragkon­ struktion ausgebildet. An ihrer Unterseite ist der Fahrdraht 3 schwingungsfrei und elastisch befestigt. Die Tragkonstruktion 2 ist entlang der Gleise 100 geführt, welche die Fahrstrecke für eine elektrisch angetriebenes Fahrzeug (hier nicht dargestellt) bilden, dessen Stromabnehmer mit dem Fahrdraht 3 in elektrisch leitendem Kontakt steht. Die Tragkonstruktion 2 ist in einer vertikalen Ebene angeordnet, die parallel zu den Längsachsen der Maste 65 verläuft. Die Maste 65 sind in einem Abstand von 65 m entlang der Gleise 100 aufgestellt. Die Tragkonstruktion 2 wird durch zwei stab­ förmige Bauelemente 4 und 5 gebildet, die in einem Abstand von 25 cm unterein­ ander angeordnet sind. Die stabförmigen Bauelemente 4 und 5 sind wie Fig. 2 zeigt aus Stäben 6 zusammengesetzt und über Hülsen 7 miteinander verbunden. Die Stäbe 6 weisen einen Durchmesser von 30 mm und eine Länge von 13 m auf. Sie sind aus kohlenfaserverstärktem oder glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Mit Hilfe der Hülsen 7 können die Stäbe 6 zu beliebig langen stabförmigen Bauelementen 4 und 5 zusammengefügt werden. Die Hülsen 7 sind alle oder teilweise als Spann­ hülsen ausgebildet. Mit diesen ist es möglich, die kabelförmigen Bauelementen 4 und 5 mit einer Zugspannung vorgebbarer Größe zu versehen, womit das Auftreten von Knicklasten in der Tragkonstruktion und ein Ausschwingen derselben bei Seitenwind verhindert werden kann. Die beiden Bauelemente 4 und 5 sind über eine starre druckfeste Verstrebung 8 miteinander verbunden und gegeneinander abgestützt. Die Verstrebung 8 wird durch Rohre 8V aus Aluminium oder durch Stäbe aus glasfaser­ verstärktem Kunststoff gebildet. Die Rohre bzw. Stäbe 8V haben eine Dicke von 10 mm. Sie sind über Verbindungshülsen 9 mit dem oberen und unteren Bauelement 4 bzw. 5 der Tragkonstruktion 2 verbunden. Die Verbindungshülsen 9 sind, wie an hand von Fig. 3 zu sehen ist, auf die Stäbe 6 geschoben und können daran festgeklebt werden. Sie sind einseitig mit einen hülsenförmigen Ansatz 9A versehen.

Die Verbindungshülsen 9 sind so auf den kabelförmigen Bauelementen 4 und 5 angeordnet, daß ihre Ansätze 9A zu dem jeweils gegenüberliegenden Bauelement 4, 5 hinweisen. Die Enden der Rohre oder Stäbe 8V sind so geformt, daß sie im Bereich der Ansätze 9A parallel zu den kabelförmigen Bauelementen 4 und 5 verlaufen und in die Ansätze 9A gesteckt und dort arretiert werden können. Die Rohre und Stäbe 8V sind ansonsten so geformt und geführt, daß zwischen jeweils zwei benachbarten Rohren oder Stäben 8V, die zwischen den beiden kabelförmigen Bauelementen 4 und 5 angeordnet sind, ein Winkel von 90° eingeschlossen wird. Treffen die Rohre oder Stäbe 8V an einer Stelle auf das Bauelement 4 oder 5, an der zwei Stäbe 6 über eine Hülse 7 miteinander verbunden sind oder ein Befestigungspunkt 20, 30, 40 und 50 für eines der nachfolgend beschriebenen Tragseife 60, 70, 80 und 90 vorgesehen ist, so werden an dieser Stelle Hülsen 7 oder Arretierungen (hier nicht dargestellt) verwendet, die mit einem entsprechenden hülsenförmigen Ansatz versehen sind, in dem die Enden der Rohre bzw. Stäbe 8V in gleicher Weise gehaltert werden können.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist der Fahrdraht 3 an dem kabelförmigen Bauele­ ment 5 elastisch und schwingungsfrei befestigt. Für die Halterung des Fahrdrahts 3 sind Klemmelemente 10 vorgesehen. Diese sind an den Hülsen 9 befestigt, die auf das unter Bauelement 5 der Tragkonstruktion 2 aufgeschoben sind. Die Hülsen 9 sind, wie Fig. 3 zeigt, so angeordnet, daß die Öffnungen der Klemmelemente 10 nach unten weisen und der Fahrdraht 3 auf einfache Weise darin befestigt werden kann.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Tragkonstruktion 2 an der Unterseite eines jeden Auslegers 66 mittig gehaltert. Zusätzlich wird die Tragkonstruktion 2 im Bereich eines jeden Auslegers 66 von vier Tragseilen 60, 70, 80 und 90 halten. Diese sind in den Be­ festigungspunkten 20, 30, 40 und 50 mit dem oberen kabelförmigen Bauelement 4 der Tragkonstruktion 2 verbunden. Jeweils zwei Befestigungspunkte 20 und 30 bzw. 40 und 50 sind auf der ersten bzw. der zweiten Seite eines jeden Auslegers 66 angeordnet. Dabei haben die Befestigungspunkte 20 und 40 einen senkrechten Abstand von 26 m von der jeweiligen Traverse 66, während der senkrechte Abstand der Befestigungspunkte 30 und 50 13 m beträgt. Jeweils zwei der Tragseile 60 und 70 bzw. 80 und 90 sind über je eine Rolle 101 und 102 geführt. Die beiden Rollen 101 und 102 sind auf der Oberseite eines jeden Auslegers 66 so befestigt, daß die erste Rolle 101 unmittelbar an den Mast 65 angrenzt, während die zweite Rolle 102 am freien Ende eines jeden Auslegers 66 angeordnet ist. Der Abstand zwischen der horizontalen Ebene, in welcher der Fahrdraht 3 angeordnet ist und der horizontalen Ebene, in der die Rollen 101 und 102 installiert sind, beträgt 1,8 m. Das erste über die Rolle 101 geführte Tragseil 60 ist mit seinem ersten Ende mit dem Befestigungspunkt 20 und mit seinem zweiten Ende mit dem Befestigungspunkt 40 verbunden. Das gleiche gilt für das über die zweite Rolle 102 geführt Tragseil 80. Das zweite über die erste Rolle 101 geführte Tragseil 70 ist mit seinem ersten Ende mit dem Befesti­ gungspunkt 30 und mit seinem zweiten Ende mit dem Befestigungspunkt 50 verbunden. In gleicher Weise ist das Tragseil 90 mit diesen Befestigungspunkten 30 und 50 verbunden. Nach dem Verspannen der Tragseile 60, 70, 80 und 90 sind die Befestigungspunkte 20, 30, 40 und 5 so angeordnet, daß sie alle in einer gemein­ samen horizontalen Ebene liegen.

Claims (10)

1. Oberleitung für die Stromversorgung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, die aus Auslegern (66) von Masten (65) abgespannt und mit wenigstens einer Haltevor­ richtung für einen den Strom führenden Fahrdraht (3) versehen ist, der mit einem Stromabnehmer des Fahrzeugs kontaktierbar ist, wobei die Haltevorrichtung eine flächige und starre Tragkonstruktion (2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die Tragkonstruktion (2) in einer vertikalen Ebene angeordnet ist, die parallel zu den Längsachsen der Masten (65) verläuft, und
• 2. der Fahrdraht (3) an der Unterseite der Tragkonstruktion (2) über eine Anzahl an Befestigungseinrichtungen (10) elastisch befestigt ist.

2. Oberleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (2) aus mindestens zwei parallel geführten stabförmigen Bauelementen (4, 5) besteht, die in einem Abstand von etwa 25 cm untereinander angeordnet sind, daß die Bauelemente (4, 5) über starre und druckfeste Verstrebungen (8) miteinander verbunden sind, und daß der Fahrdraht (3) an der Unterseite des unteren Bauelements (5) über Klemmelemente (10) gehaltert ist.

3. Oberleitung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Masten (65) 65 m beträgt und die stabförmigen Bauelemente (4, 5) mit beliebigen Längen aus Stäben zusammengefügt sind, die einen Durchmesser von etwa 30 mm und eine Länge von etwa 13 m aufweisen und aus kohlenfaserverstärktem oder glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt sind.

4. Oberleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (2) mit ihrem oberen stabförmigen Bauelement (4) an der Unterseite eines jeden Auslegers (66) gehaltert ist.

5. Oberleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Bauelemente (4 und 5) so aus Stäben zusammengefügt sind und eine nach oben weisende Wölbung besitzen, daß die stabförmigen Bauelemente (4 und S) mit der Wölbung nach oben weisend installiert sind, und daß die Wölbung nach der Fertigstellung der Haltevorrichtung (2) bis auf wenige mm durch das Eigengewicht der Tragkonstruktion (2) ausgeglichen ist.

6. Oberleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die starre und druckfeste Verstrebung (8) zwischen dem oberen und dem unteren stabförmigen Bauelement (4 und 5) aus Rohren (8V), die aus Aluminium gefertigt sind, oder aus Stäben (8V), die aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt sind, besteht, daß die Rohre (8V) bzw. Stäbe (8V) eine Dicke vom 10 mm aufweisen und dauerhaft mit den stabförmigen Bauelementen (4 und 5) verbunden sind, und daß die Rohre bzw. Stäbe (8V) so geführt sind, daß jeweils zwei aufeinander folgende Rohre bzw. Stäbe (8V) einen Winkel von 90° einschließen.

7. Oberleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das obere stabförmige Bauelement (4) der Tragkonstruktion (2) beidseitig eines jeden Auslegers (66) mit vier Tragseilen (60, 70, 80 und 90) verbunden ist, daß je zwei Tragseile (60, 80 bzw. 70, 90) über je eine an jedem Ausleger befestigte Rolle (101, 102) geführt sind, und daß das erste Ende eines jeden Tragseils (60, 70, 80 und 90) auf der ersten Seite und das zweite Ende eines jeden Tragseils (60, 70, 80 und 90) auf der zweiten Seite eines jeden Auslegers (66) mit dem oberen stabförmigen Bauelement (4) der Tragkonstruktion (2) verbunden ist.

8. Oberleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende des ersten über die erste Rolle (101) geführten Tragseils (60) und das erste Ende des ersten über die zweite Rolle (102) geführten Tragseils (80) in einem ersten gemeinsamen Befestigungspunkt (20) auf der ersten Seite eines jeden Auslegers (66) mit dem stabförmigen Bauelement (4) verbunden ist, daß das zweite Ende des ersten über die erste Rolle (101) geführten Tragseils (60) und das zweite Ende des ersten über die zweite Rolle (102) geführten Tragseils (80) in einem zweiten gemeinsamen Befestigungspunkt (40) auf der zweiten Seite eines jeden Auslegers (66) mit dem stabförmigen Bauelement (4) verbunden ist, daß das erste Ende des zweiten über die erste Rolle (101) geführten Tragseils (70) und das erste Ende des zweiten über die zweite Rolle (102) geführten Tragseils (90) in einem zweiten gemeinsamen Befestigungspunkt (30) auf der ersten Seite eines jeden Auslegers (66) mit dem stabförmigen Bauelement (4) verbunden ist, daß das zweite Ende des zweiten über die erste Rolle (101) geführten Tragseils (70) und das zweite Ende des zweiten über die zweite Rolle (102) geführten Tragseils (90) in einem zweiten gemeinsamen Befestigungspunkt (50) auf der zweiten Seite eines jeden Auslegers (66) mit dem stabförmigen Bauelement (4) verbunden ist, und daß die ersten und die zweiten Befestigungspunkte (20, 30, 40 und 50) auf jeder Seite eines jeden Auslegers (66) einen definierten Abstand voneinander und von dem Ausleger (66) aufweisen.

9. Oberleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste äußere Befestigungspunkt (20 und 40) auf jeder Seite eines Auslegers (66) von diesem einen Abstand von 26 m und der zweite innen liegende Befestigungspunkt (30, 50) auf jeder Seite eines Auslegers (66) jeweils einen Abstand von 13 m von diesem aufweist.

10. Oberleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollen (101 und 106) auf der Oberseite eines jeden Auslegers (66) befestigt sind, daß die erste Rolle (101) unmittelbar am Mast (65) und die zweite Rolle (102) am freien Ende eines jeden Auslegers (66) befestigt ist, und daß der Abstand zwischen der horizontalen Ebene in welcher der Fahrdraht (3) angeordnet ist und der horizontalen Ebene, in der die Rollen (101 und 102) installiert sind, 1,8 m beträgt.