DE19731981C1 - Oberleitungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Oberleitungsanlage entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Oberleitungsanlage ist z. B. in der CH 358110 beschrieben und umfaßt wenigstens eine Tragkonstruktion für mindestens ein Kettenwerk, wobei das Kettenwerk wiederum we­ nigstens einen im wesentlichen längs der Fahrrichtung verlau­ fenden Fahrdraht umfaßt. Der Fahrdraht führt dem Fahrzeug die benötigte Energie zu und wird von wenigstens einer quer zum Fahrdraht angeordneten Schleifleiste eines Stromabnehmers be­ schliffen. Die bei Oberleitungsanlagen für Geschwindigkeiten über 100 km/h meist vorhandenen Tragseile haben eine Trag­ funktion und dienen auch zur Stromzuführung. Moderne Oberlei­ tungsanlagen, die hohe Geschwindigkeiten ermöglichen, nutzen zur Stromzuführung zusätzlich zum Fahrdraht und zum Tragseil weitere Leitungen, z. B. Verstärkungsleitungen.

Zu diesem Zweck sind stromtragfähige Verbindungen zwischen Fahrdraht, Tragseil und weiteren Leitungen notwendig. Für diese Verbindungen sind im wesentlichen zwei Lösungen be­ kannt. Zum einen werden Stromverbinder als Bauteile zur Stromführung zwischen Fahrdraht, Tragseil und/oder Verstär­ kungsleitungen eingesetzt. Diese stellen sehr große Massen dar, die das Kontaktverhalten zwischen Stromabnehmer und Fahrdraht negativ beeinflussen. Dies führt in der Regel zu erhöhtem Verschleiß am Fahrdraht und/oder an den Schleiflei­ sten der Stromabnehmer. Eine zweite, heute gebräuchliche Mög­ lichkeit ist die Nutzung der Hänger, welche den Fahrdraht am Tragseil halten, zur Stromübertragung. Um die Masseanhäufung mit den bekannten Nachteilen zu vermeiden, müssen die Hänger einen entsprechend geringen Querschnitt aufweisen. Um die notwendige elektrische Festigkeit in der Oberleitung zu er­ reichen, müssen die Hänger relativ lang ausgeführt sein. Dar­ über hinaus müssen dazu in der Regel alle oder zumindest sehr viele Hänger im Kettenwerk stromfest ausgeführt werden. Diese Verbindungen sind relativ kompliziert und für hohe Ströme, z. B. bei Gleichstrombahnen, auch nur bedingt geeignet.

Eine Oberleitungsanlage anderer Gattung ist aus CH 15711 be­ kannt. Bei dieser Oberleitungsanlage sind in passenden Ab­ ständen quer über dem Bahnkörper Kontaktdrähte gespannt. Die­ se Querkontaktdrähte sind isoliert zwischen zu beiden Seiten des Gleises angeordneten Masten gespannt. Der Abstand der Querkontaktdrähte zueinander ist hierbei so gewählt, daß ein Längskontakt, welcher federnd auf dem Dach eines Wagens ange­ ordnet ist, immer mit je einem Querkontaktdrahrt in Verbin­ dung steht, bzw. beim Übergang von einem Querkontaktdraht zum anderen in der Mittelstellung beide Querkontaktdrähte be­ rührt, damit die Stromzuführung keine Unterbrechung erleidet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Oberleitungs­ anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfacher ausführbar ist und die ein Befahren des Gleises mit höheren Geschwindigkeiten zuläßt, wobei Kontaktkraftspitzen und Lichtbogenbildung vermindert werden sollen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weite­ ren Ansprüchen beschrieben.

Bei der erfindungsgemäßen Oberleitungsanlage werden Betriebs- und Kurzschlußströme über die Tragkonstruktion geführt. Die Tragkonstruktion wird also nicht nur zum Tragen des Ketten­ werks sondern auch zur elektrisch leitenden Verbindung zwi­ schen Versorgungsleitung und Fahrdraht benutzt. Zu den Be­ triebsströmen zählen hierbei auch die Rückspeiseströme. Die Abstände zwischen Fahrdraht und Tragseil können verringert werden, da die Hänger nur isoliert ausgeführt werden müssen und damit nur noch entsprechend der auftretenden mechanischen Belastung zu dimensionieren sind.

Durch die stromfeste Ausführung der Tragkonstruktion, die in der Regel in Abständen zwischen 50 und 100 Metern über Ausle­ gerkonstruktionen das Kettenwerk trägt, sind keine weiteren elektrischen Verbindungen notwendig. Aufgrund der Massenredu­ zierung bei den schwingungsfähigen Bauteilen der erfindungs­ gemäßen Oberleitungsanlage ergibt sich beim Fahrdraht eine verbesserte Befahrungsgüte, wodurch diese Oberleitungen für hohe Leistungen oder/und für hohe Geschwindigkeiten besser geeignet sind.

An der Tragkonstruktion wird der Fahrdraht in der Regel durch eine Fahrdrahtklemme geführt, die mechanisch beaufschlagt ist. Die eingesetzte Verbindung ist jedoch nicht ohne weite­ res zur Stromübertragung geeignet, da sie ein Drehgelenk dar­ stellt. Falls aus Kostengründen die Gelenke selbst nicht stromführend ausgeführt werden (Ansprüche 4 und 6), können die Gelenke durch elektrische Leiter überbrückt werden (An­ sprüche 5 und 7).

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 geht davon aus, daß die Tragkonstruktion des Auslegers aus Metallteilen besteht, da­ bei werden die notwendigen Gelenke in den Drehachsen elek­ trisch leitend so überbrückt, daß über diese Konstruktion der Betriebs- und Kurzschlußstrom übertragen werden kann.

Bei der Ausführungsform nach Anspruch 3 wird davon ausgegan­ gen, daß die Tragkonstruktion selbst für die Übertragung der Betriebs- und Kurzschlußströme nicht genutzt werden kann. Dies ist z. B. bei isolierter Ausführung der Gestänge im Fachwerk des Auslegers der Fall.

Für die Nutzung elektrisch leitfähiger Gestänge in der Trag­ konstruktion gibt Anspruch 8 eine vorteilhafte Ausgestaltung an.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den weiteren An­ sprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Oberleitungsanlage gemäß dem Stand der Tech­ nik,

Fig. 2 eine Oberleitungsanlage gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Oberleitungsanlage umfaßt ei­ nen Fahrdraht 1, ein Tragseil 2 und eine Vielzahl von Hängern 3, wobei der Fahrdraht 1 mittels der Hänger 3 am Tragseil 2 aufgehängt ist. Dieses Kettenwerk ist durch eine Tragkon­ struktion an einem Mast befestigt. Diese Tragkonstruktion in Fig. 1 und 2 am Beispiel eines Rohrschwenkauslegers darge­ stellt, besteht aus einer Fachwerkkonstruktion aus Rohren. Wesentliche Elemente der Tragkonstruktion sind ein Ausleger­ rohr 4 mit einem Spitzenrohr 5 und einem Stützrohr 6 sowie einem Seitenhalter 7. Das Kettenwerk wird durch Aufhängung des Tragseils 2 an diesem Auslegerrohr 4 in einem Tragseil­ aufhängerpunkt 8 getragen. Der Fahrdraht 1 selbst wird durch die Hänger 3 am Tragseil 2 gehalten. Er wird in seiner hori­ zontalen Lage durch Aufhängung am Seitenhalter 7 durch eine Fahrdrahtklemme 9 geführt.

Um die Funktion dieser Vorrichtung für alle Betriebsfälle zu sichern, ist die Tragkonstruktion in verschiedenen Achsen ge­ lenkig ausgeführt. Horizontale Bewegungen sind möglich, um eine vertikale Achse 10 am Tragseilaufhängerpunkt 8, um eine vertikale Achse 11 an der Fahrdrahtklemme 9, um eine vertika­ le Achse 12 am Stützrohr 6 sowie um eine vertikale Achse 13 an der Aufhängung des Seitenhalters 7. Weiterhin ist eine ho­ rizontale Bewegung der Tragkonstruktion an ihrer Befestigung an einem Bauwerk, z. B. einem Mast 14, um eine vertikale Ach­ se 15 möglich. Durch diese Konstruktion wird sichergestellt, daß der Fahrdraht 1 und das Tragseil 2, welche sich durch Um­ welteinflüsse bzw. durch Stromfluß erwärmen und sich dadurch ausdehnen, parallel zum Gleis wandern können, wobei diese Wanderbewegungen nicht im gleichen Maße verlaufen müssen. Bei Durchfahrt eines Stromabnehmers wird der Fahrdraht 1 in ver­ tikaler Richtung an der Fahrdrahtklemme 9 angehoben. Dement­ sprechend sind Rotationsbewegungen um horizontale Achsen 16 und 17 parallel zum Fahrdraht 1 möglich.

Bei der Regelausführung derartiger Ausleger besteht die Trag­ konstruktion im allgemeinen aus elektrisch leitenden Metall­ teilen, in Fig. 1 aus dem Auslegerrohr 4, dem Spitzenrohr 5 und dem Stützrohr 6. Die Isolation erfolgt entweder durch ein Isolationsteil 18 im Spitzenrohr 5 und durch ein Isolations­ teil 19 im Auslegerrohr 4. Bei speziellen Ausführungsformen erfolgt die Isolation durch ein Isolationsteil 20 im Spitzen­ rohr 5, durch ein Isolationsteil 21 im Auslegerrohr 4 und durch ein Isolationsteil 22 im Stützrohr 6.

Für hochbelastete Anlagen ist es möglich, daß zusätzlich zu Fahrdraht 1 und Tragseil 2 im Kettenwerk weitere Leiter par­ allel verlegt werden, die ebenfalls der Stromführung dienen. In Fig. 1 und 2 ist dies die Verstärkungsleitung 23.

Bei einer bekannten, in Fig. 1 gezeigten Lösung erfolgt die elektrische Verbindung dadurch, daß in das Kettenwerk der Oberleitungsanlage elektrische Verbindungsleitungen 24, die eine hohe Leitfähigkeit aufweisen, eingebaut werden. Die Ver­ bindungsleitung 24 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Tragseil 2 und dem Fahrdraht 1 her. Die Verstä­ rkungsleitung 23 ist über eine zusätzliche Verbindungsleitung 25 mit dem Tragseil 2 elektrisch leitend verbunden. Um die Verbindungsleitungen 24 und 25 betriebsstromfest und kurz­ schlußstromfest auszuführen sind entsprechend große Leiter­ querschnitte notwendig. Die Verbindungsleitungen 24 und 25 sowie ihre Anschlußbauteile sind mit relativ großen Massen behaftet, welche im Kettenwerk das Zusammenwirken des Fahr­ drahtes 1 mit dem Stromabnehmer negativ beeinflussen.

Eine weitere bekannte, ebenfalls in Fig. 1 dargestellte Lösung besteht darin, die Verbindungsleitung 24, die das Zusammen­ wirken des Fahrdrahtes 1 mit dem Stromabnehmer beeinflußt, durch eine stromfeste Ausführung der Hänger 3 zu ersetzten. Hierzu wird ein speziell konstruierter Hänger 3 eingesetzt, welcher ebenfalls Betriebsströme und Kurschlußströme übertra­ gen kann. Dabei ist es jedoch nicht möglich, die kompletten Betriebsströme und Kurschlußströme über einzelne Hänger 3 zu übertragen. Vielmehr ist es notwendig, eine Vielzahl der Hän­ ger 3 stromfest auszuführen.

Beide bekannten Lösungen beinhalten verschiedene Nachteile. Der Einsatz von Verbindungsleitungen 24 beeinflußt das zusam­ menwirken Oberleitung/Stromabnehmer in diesem Bereich. Die Anhäufung einer großen Masse führt insbesondere bei einer hö­ heren Geschwindigkeiten zu einem verstärkten Verschleiß am Fahrdraht 1 an diesen Punkten. Die Verbindungsleitung 24 ist aufwendig, da sie nicht nur den Abstand zwischen Fahrdraht 1 und Tragseil 2 überbrücken, sondern auch flexibel reagieren muß, wenn der Fahrdraht 1 an diesen Punkt bei Durchfahrt ei­ nes Stromabnehmers angehoben wird. Die Verbindungsleitung 25 muß eine relativ große Entfernung überbrücken und erfordert damit eine entsprechend aufwendige Anordnung.

Die bekannte Lösung mit Ersatz der Verbindungsleitung 24 durch eine stromfeste Ausführung der Hänger 3 erfordert eine aufwendigere Gestaltung der Hänger 3. Diese Lösung schränkt die Gestaltungsmöglichkeiten bei der Entwicklung von Ketten­ werken ein, da durch den begrenzten Querschnitt der Hänger 3, die möglichst geringe Massen aufweisen sollen, diese eine Mindestlänge benötigen, die von der Speiseleistung im Fehler­ fall abhängt. Die Hänger 3 sind durch die notwendige flexible Gestaltung der Anschlüsse störanfällig.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Oberleitungsanlage werden die Betriebsströme und die Kurzschlußströme über die Tragkonstruktion geführt.

Die Tragkonstruktion umfaßt im dargestellten Ausführungsbei­ spiel ein Auslegerrohr 4, ein Spitzenrohr 5 und ein Stützrohr 6 sowie einen Seitenhalter 7. Das Kettenwerk wird durch Auf­ hängung des Tragseils 2 an diesem Auslegerrohr 4 in einem Tragseilaufhängerpunkt 8 getragen. Der Fahrdraht 1 selbst wird durch die Hänger 3 am Tragseil 2 gehalten. Er wird in seiner horizontalen Lage durch Aufhängung am Seitenhalter 7 durch eine Fahrdrahtklemme 9 geführt. Um die Funktion dieser Vorrichtung für alle Betriebsfälle zu sichern, ist die Trag­ konstruktion, entsprechend der Tragkonstruktion der Oberlei­ tungsanlage gemäß Fig. 1, in verschiedenen Achsen gelenkig ausgeführt.

Bei der erfindungsgemäßen Oberleitungsanlage werden Betriebs­ ströme und Kurzschlußströme über die Tragkonstruktion ge­ führt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu das Spitzenrohr 5 über eine Verbindungsleitung 31 elektrisch lei­ tend mit der Versorgungsleitung 23 verbunden. Die Tragkon­ struktion wird also nicht nur zum Tragen des Kettenwerks son­ dern auch zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Versorgungsleitung 23 und dem Fahrdraht 1 benutzt. Die Ab­ stände zwischen dem Fahrdraht 1 und dem Tragseil 2 können verringert werden, da die Hänger 3 nur isoliert ausgeführt werden müssen und damit nur noch entsprechend der auftreten­ den mechanischen Belastung zu dimensionieren sind.

Durch die stromfeste Ausführung der Tragkonstruktion, die in der Regel in Abständen zwischen 50 und 100 Metern über Ausle­ gerkonstruktionen das Kettenwerk trägt, sind keine weiteren elektrischen Verbindungen notwendig. Aufgrund der Massenredu­ zierung bei den schwingungsfähigen Bauteilen der erfindungs­ gemäßen Oberleitungsanlage ergibt sich beim Fahrdraht 1 eine verbesserte Befahrungsgüte, wodurch diese Oberleitungen für hohe Leistungen oder/und für hohe Geschwindigkeiten besser geeignet sind.

Claims (9)

1. Oberleitungsanlage, die wenigstens eine Tragkonstruktion für mindestens ein Kettenwerk (1 bis 3) enthält, wobei die Tragkonstruktion wenigstens einen Ausleger (4 bis 7) aufweist und wobei das Kettenwerk wenigstens einen im wesentlichen längs der Fahrtrichtung verlaufenden Fahrdraht (1) sowie min­ destens ein Tragseil (2) und mehrere Hänger (3) umfaßt, wobei der Fahrdraht von wenigstens einer quer zum Fahrdraht ange­ ordneten Schleifleiste eines Stromabnehmers beschliffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (4 bis 7) so ausgebildet ist, daß über sie Betriebsströme und Kurzschlußströme leitbar sind.

2. Oberleitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragkonstruktion (4 bis 7) zumindest teilweise aus elektrisch leitfähigen Bauteilen besteht.

3. Oberleitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Tragkonstruktion (4 bis 7) elek­ trisch leitfähige Bauteile zur Verbindung elektrischer Leiter angeordnet sind.

4. Oberleitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragkonstruktion (4 bis 7) aus Einzel­ elementen besteht, die zumindest teilweise durch Gelenke miteinander verbunden sind, wobei die Gelenke stromführend ausgebildet sind.

5. Oberleitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragkonstruktion (4 bis 7) aus Einzel­ elementen besteht, die zumindest teilweise durch Gelenke miteinander verbunden sind, wobei die Gelenke durch elektri­ sche Leiter überbrückt sind.

6. Oberleitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragkonstruktion (4 bis 7) wenigstens einen Seitenhalter (7) umfaßt, an dem über ein Drehgelenk eine Fahrdrahtklemme (9) gehalten ist, wobei das Drehgelenk stromführend ausgebildet ist.

7. Oberleitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragkonstruktion (4 bis 7) wenigstens einen Seitenhalter (7) umfaßt, an dem über ein Drehgelenk eine Fahrdrahtklemme (9) gehalten ist, wobei das Drehgelenk durch elektrische Leiter überbrückt ist.

8. Oberleitungsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (4 bis 7) über eine elektrisch leitende Verbindung mit einer zusätzlichen Leitung zur Energieversorgung verbunden ist.

9. Oberleitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tragkonstruktion (4 bis 7) im Überlap­ pungsbereich von nacheinander geschalteten Oberleitungsab­ schnitten so ausgelegt ist, daß über sie die Betriebsströme und Kurzschlußströme der miteinander verbundenen Oberlei­ tungsabschnitte leitbar sind.