DE19856637C2 - Device for the controlled current draw between a contact wire and a track-bound, electrically operated high-speed vehicle - Google Patents
Device for the controlled current draw between a contact wire and a track-bound, electrically operated high-speed vehicleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontrollierten Stromabnahme zwischen einem Fahrdraht und einem gleisgebundenen, elektrisch betriebenen Hochgeschwindigkeitsfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for controlled current draw between a contact wire and a track-bound, electrically operated High-speed vehicle according to the preamble of claim 1.
Die von Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeuge, erreichbare Maximalgeschwindigkeit wird bekanntlich durch die Stromabnahme vom Fahrdraht über den Stromabnehmer maßgeblich bestimmt, der gegen den Fahrdraht gedrückt wird. Es ergibt sich eine Kontaktkraft zwischen Fahrdraht und Stromabnehmer, die infolge der dynamischen Interaktion von Fahrdraht und Stromabnehmer beträchtlich variieren kann.That of high-speed vehicles, especially rail vehicles, achievable maximum speed is known to be due to the current draw from Contact wire largely determined via the pantograph, which against the contact wire is pressed. There is a contact force between the contact wire and Pantographs due to the dynamic interaction of contact wire and Pantographs can vary considerably.
Die Größe dieser Kontaktkraft wird erheblich beeinflußt durch die Reibung zwischen den Schleifleisten und dem Fahrdraht, der Steifigkeit der Oberleitung, der örtlichen oder temporären Geometrieveränderungen durch unterschiedliche Fahrdrahthöhen, Zickzack-Verlegung des Fahrdrahtes, Abnutzung der Schleifleiste und des Fahrdrahtes, unterschiedliche aerodynamische Einflüsse infolge wechselnder Fahrrichtung und Fahrzeugformen, Wind und Fahrzeuggeschwindigkeit, Schwingungsverhalten des Stromabnehmers und des Fahrdrahtes sowie Änderung der Strömungsgeschwindigkeit bei Gegenverkehr in Tunneln.The size of this contact force is significantly influenced by the friction between the contact strips and the contact wire, the rigidity of the overhead line, the local or temporary geometry changes due to different contact wire heights, Zigzag laying of the contact wire, wear of the contact strip and the Contact wire, different aerodynamic influences due to changing Direction of travel and vehicle shapes, wind and vehicle speed, Vibration behavior of the pantograph and the contact wire as well as changing the Flow speed in oncoming traffic in tunnels.
Zur Regelung der Kontaktkraft in Abhängigkeit deutlicher Veränderungen der Fahrleitungshöhe auch bei hohen Geschwindigkeiten beschreibt die DE-A 30 33 449 einen zweistufigen Scherenstromabnehmer mit zwei aktiven Regelstufen zum Vertikalen Bewegen eines Stromabnehmers und mit einer über die Stromabnehmerwippe an der Fahrleitung anliegenden, bezüglich dieser auf konstante Kontaktkraft geregelten oberen Schere, einer diese tragenden Hauptschere, einer ersten, der oberen Schere zugeordneten Stellvorrichtung, einer an diese zur Konstanthaltung der Kontaktkraft Stellsignale abgebenden Regelvorrichtung sowie einer zweiten, der zweiten Hauptschere zugeordneten Stellvorrichtung. Mit einer zweiten Regelvorrichtung werden zur Aufrechterhaltung eines im zeitlichen Mittel konstanten Stellweges des ersten Stellvorrichtung Steilsignale geliefert. Die Hauptschere ist nicht mehr verriegelt und ihre Stellung wird kontinuierlich so geregelt, daß der Stellweg der oberen Schere im Mittel konstant gehalten wird. Es tritt eine Arbeitsteilung zwischen den beiden Stufen des Scherenstromabnehmers derart auf, daß niederfrequente Schwingungen relativ großer Amplitude von der Hauptschere aufgenommen und ausgeregelt werden und hochfrequente Schwingungen relativ kleiner Amplitude von der der oberen Schere zugeordneten Stellvorrichtung verarbeitet werden. Dabei oszilliert die obere Schere innerhalb eines relativ engen Toleranzbereiches um einen im zeitlichen Mittel konstanten Stellweg.To regulate the contact force depending on significant changes in the Catenary height, even at high speeds, is described in DE-A 30 33 449 a two-stage pantograph with two active control stages for Moving a pantograph vertically and with one over the Current collector rocker on the contact line, with respect to this constant Contact controlled upper scissors, one of these main scissors, one first, the upper scissors associated actuator, one to this Keeping the contact force control signal emitting control device and a second adjusting device assigned to the second main scissors. With a second control device are used to maintain an average over time constant travel of the first actuator steep signals supplied. The Main scissors are no longer locked and their position is continuously regulated that the travel of the upper scissors is kept constant on average. There is one Division of labor between the two stages of the pantograph that low frequency vibrations of relatively large amplitude from the main scissors are recorded and corrected and high-frequency vibrations relatively small amplitude processed by the actuator associated with the upper scissors become. The upper scissors oscillate within a relatively narrow range Tolerance range around a constant average travel time.
Die Regelung dieses bekannten Scherenstromabnehmers verläuft so, daß zunächst der zweiten, der Hauptschere zugeordneten Regelvorrichtung der Istwert des Stellweges als Meßgröße zugeführt wird. Stellsignale für die zweite, der Hauptschere zugeordneten Stellvorrichtung werden dann aus der Abweichung dieser Istwerte von einem Sollwert gebildet, der dem anzustrebenden zeitlichen Mittel des Stellweges der ersten, der oberen Schere zugeordneten Stellvorrichtung entspricht. Bei in einer Richtung erfolgenden Änderung des Stellweges wird zunächst zur Konstanthaltung der Kontaktkraft zur Fahrleitung die obere Schere nachgeführt und dann die Hauptschere soweit nachgeregelt, daß der ursprüngliche Wert des Stellweges der ersten Stellvorrichtung wieder erreicht wird.The regulation of this known pantograph pantograph proceeds so that initially the actual control value of the second control device assigned to the main scissors Travel path is supplied as a measured variable. Control signals for the second, the main scissors assigned actuating device are then from the deviation of these actual values of a setpoint is formed, which is the desired time average of the travel of the corresponds to the first adjusting device assigned to the upper scissors. At in one Direction change in the travel is first to keep the Contact force to the catenary track the upper scissors and then the main scissors adjusted so far that the original value of the travel of the first Actuator is reached again.
Die hydraulischen Stellmotore dieser bekannten Lehre verkomplizieren die Konstruktion und sind letztendlich die Ursache dafür, daß sich dieser zweistufige Scherenstromabnehmer in der Praxis nicht durchsetzen konnte. Außerdem muß im Fall der Überbrückung großer Höhendifferenzen im Fahrbetrieb die Hauptschere vollkommen aufgestellt werden, so daß der von der oberen Schere getragene Miniaturstromabnehmer lediglich einen geringen Arbeitsbereich hat, der bei Geschwindigkeiten < 250 km/h nicht ausreichend ist. Der vorgeschlagene Scherenstromabnehmer hat des weiteren den Nachteil, daß mit ihm nur die Höhendifferenzen ausregelbar sind, andere Einflußfaktoren auf die Kontaktkraft bleiben unberücksichtigt. Andererseits ist die Hauptschere auch nicht in der Lage hochfrequentere Kontaktkraftschwankungen wie sie im Hochgeschwindigkeitsbereich zwischen 250 bis 400 km/h auftreten, auszuregeln. The hydraulic servomotors of this well-known teaching complicate the Construction and are ultimately the reason why this two-stage Could not enforce pantograph pantographs in practice. In addition, in In the event of bridging large height differences while driving, the main scissors be completely set up so that the one carried by the upper scissors Miniature pantograph has only a small working area, which Speeds <250 km / h is not sufficient. The proposed one Scissor pantograph also has the disadvantage that only the Height differences can be adjusted, other factors influencing the contact force remain unconsidered. On the other hand, the main scissors are also unable higher-frequency contact force fluctuations such as those in the high-speed range occur between 250 and 400 km / h.
Dieser bekannte zweistufige Scherenstromabnehmer verursacht außerdem im Hochgeschwindigkeitsbereich einen erheblichen Schalldruck.This well-known two-stage pantograph pantograph also causes High speed range a significant sound pressure.
Die EP-A 0 649 767 offenbart einen Stromabnehmer für elektrisch betriebene Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge mit einer Schleifleiste und einem Isolator, wobei zwischen Schleifleiste und Isolatorflansch eine Feder-Dämpfereinheit zur Entkopplung der vertikal einwirkenden Kräfte und zur Dämpfung der Kontaktkraftschwankungen angeordnet ist.EP-A 0 649 767 discloses a current collector for electrically operated High-speed vehicles with a contact strip and an insulator, being a spring-damper unit for decoupling between the contact strip and the isolator flange the vertically acting forces and to dampen the contact force fluctuations is arranged.
Die Probleme versucht die Lehre nach der EP-A 0 649 767 dadurch zu lösen, daß auf dem Fahrzeugdach ein stromlinienförmiges starres Domgehäuse befestigt ist, das den unteren Teil des Stromabnehmers zusammen mit seinem an den unteren Füßen der beiden Isolatoren (Isolator und Leiter) angeordneten Schwenkmechanismus aufnimmt. Der Leiter und der Isolator sind in einem vorgegebenen Abstand voneinander in Querrichtung des Fahrzeuges zueinander so versetzt angeordnet, daß eine Reduzierung des aerodynamischen Geräusches erreicht werden soll. Der Isolator oder der Leiter hat ferner einen stromlinienförmigen Querschnitt.The teaching of EP-A 0 649 767 attempts to solve the problems by: a streamlined rigid dome housing is attached to the vehicle roof lower part of the pantograph along with its on the lower feet of the two insulators (insulator and conductor) arranged pivot mechanism. The conductor and the insulator are in a predetermined distance from each other Transverse direction of the vehicle offset from each other so that a Reduction in aerodynamic noise is to be achieved. The isolator or the conductor also has a streamlined cross section.
Trotzdem der zweite Isolator (Leiter) im Bereich der Abrißkante der Luftströmung angeordnet wird, ist er in nicht unbeträchtlichem Maß an dem immer noch sehr hohen Schallpegel des gesamten Stromabnehmeraufbaus beteiligt. Durch die vergleichsweise starre Befestigung des Isolatorschaftes und Leiters hat dieser bekannte Stromabnehmer ein insgesamt unbefriedigendes Regelverhalten im Ausgleich der Kontaktkraftschwankungen und in der Überbrückung großer Höhendifferenzen.Nevertheless, the second insulator (conductor) in the area of the tear-off edge of the air flow is ordered, it is not inconsiderable to the still very high Sound level of the entire pantograph assembly involved. By comparative rigid known attachment of the insulator shaft and conductor Pantograph an overall unsatisfactory control behavior in balancing the Contact force fluctuations and bridging large differences in height.
Die EP-A 0 697 304 beinhaltet einen Stromabnehmer mit einem auf dem Fahrzeugdach angeordneten stromlinienförmigen Domaufbau zur Aufnahme einer ersten, teleskopartig geführten Hubeinrichtung und einer zweiten Hubeinrichtung, an der eine, eine Schleifleiste tragende, Hörner aufweisende Wippe eines Stromabnehmers befestigt ist, wobei die Wippe mit Schleifleiste und Isolator relativ zur ersten Hubeinrichtung durch einen hochfrequenten Antrieb vertikal verfahrbar ist, einem Isolator zum Halten und Isolieren des Stromabnehmers und einem Leiter zum Ableiten des vom Stromabnehmer aufgenommenen Stromes, der als ein auf unterschiedliche Hubhöhen verstellbares Hochspannungskabel ausgebildet ist. Durch zwei senkrecht übereinander angeordnete hydraulische Hub- und Senkeinrichtungen ist der beschriebene Stromabnehmer in der Lage ist, Höhendifferenzen zwischen 100 bis 800 mm zu überbrücken. Der untere Teil des Stromabnehmers mit seinen Hub- und Senkeinrichtungen ist von einem Aufnahmedom umschlossen, wobei die untere der beiden Hub- und Senkeinrichtungen in den Wagenkörper integriert ist. Die Kontaktkraft oder die Distanz zwischen Schleifleiste und Fahrdraht wird ermittelt und mit dem ermittelten Wert die Vertikalbewegung der Hub- oder Senkeinrichtung geregelt.EP-A 0 697 304 includes a pantograph with one on the Streamlined dome structure arranged to accommodate a vehicle roof first, telescopically guided lifting device and a second lifting device the one, which has a contact strip and has a horn Pantograph is attached, the rocker with contact strip and insulator relative to the first lifting device can be moved vertically by a high-frequency drive, an isolator for holding and isolating the pantograph and a conductor for Deriving the current consumed by the pantograph as one on different lifting heights adjustable high-voltage cable is formed. With two hydraulic lifting and Lowering devices the pantograph described is able to Bridge height differences between 100 and 800 mm. The lower part of the Pantograph with its lifting and lowering devices is from a recording dome enclosed, the lower of the two lifting and lowering devices in the Carriage body is integrated. The contact force or the distance between the contact strip and Contact wire is determined and the vertical movement of the lifting or lowering device regulated.
Bei großen Höhendifferenzen muß der Kopf des Stromabnehmers einschließlich der Isolatoren durch die Hub- und Senkeinrichtungen entsprechend aus dem Aufnahmedom ausgefahren werden, wodurch die beiden wiederum in Querrichtung versetzt angeordneten Isolatoren über den Dom hinausragen und einen entsprechenden Schallpegel verursachen. Die hydraulischen Hub- und Senkeinrichtungen haben darüber hinaus einen beträchtlichen Platzbedarf, der einerseits durch die Integration in den Wagenkörper und andererseits durch die erhebliche Baulänge des Aufnahmedoms über zwei Wagenkörper geschaffen wurde. Dies führt zu einem komplizierten, aufwendigen und schweren Aufbau.With large differences in height, the head of the pantograph including the Isolators by the lifting and lowering devices accordingly from the Recording dome are extended, causing the two in turn in the transverse direction staggered insulators protrude beyond the cathedral and one cause the corresponding sound level. The hydraulic lifting and Lowering devices also require a considerable amount of space on the one hand through the integration into the car body and on the other hand through the considerable length of the recording dome was created over two car bodies. This leads to a complicated, complex and heavy structure.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stromabnehmer der eingangs genannten Art zu entwickeln, der unter Vermeidung der genannten Nachteile des Standes der Technik eine kontrollierte Stromabnahme durch eine Kraft- und/oder Lagerregelung im Hochgeschwindigkeitsbereich problemlos ermöglicht und zugleich die aerodynamischen Geräusche signifikant reduziert sowie vertikal einwirkende Kräfte entkoppelt und Kontaktkraftschwankungen dämpft.In this prior art, the invention is based on the object Develop pantographs of the type mentioned, avoiding the mentioned disadvantages of the prior art through a controlled current draw force and / or bearing control in the high-speed range without problems enables and at the same time significantly reduces the aerodynamic noise as well vertical forces decoupled and fluctuations in contact force dampened.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by a device of the type mentioned at the beginning characterizing features of claim 1 solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.Advantageous refinements can be found in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, große Ausfahrhöhen des Stromabnehmers zu realisieren und zugleich auch extreme Höhendifferenzen des Kettenwerkes zu überbrücken. Dadurch, daß der gesamte Hubmechanismus und der Isolator durch das Gehäuse auch im ausgefahrenen Zustand umhaust bleibt sowie nur ein einziger Isolator zur Anwendung kommt, werden die aerodynamischen Geräusche wirksam reduziert. Das den Stromabnehmer aufnehmende Gehäuse erreicht andererseits im eingefahrenen Zustand eine geringe Bauhöhe, ist wartungsarm und einfach auf dem Dach des Fahrzeuges zu montieren. The device according to the invention enables large extension heights of the Realize pantograph and at the same time extreme height differences of the To bridge the chain. The fact that the entire lifting mechanism and Insulator remains enclosed by the housing even when extended, as well A single isolator is used to reduce the aerodynamic noise effectively reduced. The housing receiving the pantograph is reached on the other hand, when retracted, has a low overall height, is low-maintenance and easy to mount on the roof of the vehicle.
Die aufwendige im Stand der Technik realisierte Domaufnahme kann vollständig entfallen. Andererseits ist die erfindungsgemäße Lösung problemlos in Domaufbauten vorhandener Fahrzeuge integrierbar.The complex dome recording realized in the prior art can be complete omitted. On the other hand, the solution according to the invention is problem-free in cathedral structures existing vehicles can be integrated.
Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher veranschaulicht werden.The invention is intended to be described in an exemplary embodiment based on the Drawings are illustrated in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Stromabnehmeraufbaus mit den Hauptkomponenten Cover, Cover- Dach, Isolator und Stromabnehmerkopf, Fig. 1 is a perspective view of the current collector assembly according to the invention with the main components Cover, cover- roof insulator and pantograph head,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Stromabnehmers im ausgefahrenen Zustand gemäß Linie A-A der Fig. 1, Fig. 2 is a sectional view of the current collector according to the invention in the extended condition along the line AA of Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Stromabnehmers im eingefahrenen Zustand gemäß Linie A-A der Fig. 1, Fig. 3 is a sectional view of the current collector according to the invention in the retracted state according to line AA of Fig. 1,
Fig. 4 das Grundprinzip der Hubeinrichtung für normale Hubhöhen, Fig. 4 shows the basic principle of the lifting device for normal lifting height,
Fig. 5 einen Schnitt durch zwei mit Seilzug verbundene Cover-Segmente, Fig. 5 is a section through two joined with cable cover segments,
Fig. 6 eine Aufsicht der Fig. 5 mit schematischer Darstellung der Seilzugbefestigung, Fig. 6 is a plan view of FIG. 5 with a schematic representation of the cable attachment,
Fig. 7 eine Aufsicht des elektromechanischen Antriebes in Form eines Kettenantriebes für die Hubeinrichtung, Fig. 7 is a plan view of the electro-mechanical drive in the form of a chain drive for the lifting device,
Fig. 8 eine Ansicht des Wippe mit Schleifleiste, Fig. 8 is a view of the rocker with the contact strip,
Fig. 9 eine Draufsicht gemäß Fig. 8, Fig. 9 is a plan view of FIG. 8,
Fig. 10 einen Schnitt durch den Wippenkörper gemäß Linie C-C der Fig. 8, Fig. 10 is a section through the rocker body according to line CC of Fig. 8,
Fig. 11 eine schematische Darstellung Ansicht der höhenvariablen Kabelführung zwischen Isolator/Stromabnehmer und fahrzeugseitiger Anschlußstelle, Fig. 11 is a schematic illustration view of the height-adjustable cable guide between the insulator / current collector and the vehicle side connecting point,
Fig. 12 die Seilzugführung mit Gaszugfeder nach Fig. 11 und Fig. 12, the cable guide with gas spring according to Fig. 11 and
Fig. 13 die Seilzugführung mit Gaszugfeder nach Fig. 11. Fig. 13, the cable guide with Gas spring according to Fig. 11.
Auf dem Dach 1 eines Hochgeschwindigkeitsfahrzeuges 2 ist wie in Fig. 1 gezeigt ein stromlinienförmiger Domaufbau 3 mit einem Grundrahmen 4 montiert.On the roof 1 of a high-speed vehicle 2 as shown in Fig. 1, a streamlined Domaufbau 3 mounted to a base frame 4.
Der Domaufbau 3 setzt sich nach Fig. 2 aus fünf teleskopartig ineinandergesteckten, rohrartig umlaufenden Cover-Segmenten 5 zusammen, von denen jeweils das innenliegende Cover-Segment am außenliegenden abgestützt und geführt ist. Das innere Cover-Segment ist zugleich als ein nach außen gewölbtes Cover-Dach 6 ausgebildet und deckt den Domaufbau 3 ab. In das gewölbte Cover-Dach 6 ist mittig eine Mulde 7 eingeformt, in deren Zentrum eine Öffnung 8 vorgesehen ist. Am inneren Cover-Dach 6 ist ein Dachrahmen 9 mit einer zur Öffnung 8 korrespondierenden Öffnung 10 eines Isolatorsträgers 12 befestigt, durch die ein Isolator 11 führbar ist. Der Isolator 11 ruht auf dem Isolatorträger 12, der symmetrisch zur Isolatorachse B-B jeweils endseitig eine Spindelmutter 13 trägt. In die Spindelmutter 13 greift eine senkrecht zum Dachrahmen 9 verlaufende, durch einen Elektromotor 14 über ein Zahnradgetriebe 15 angetriebene Spindel 16 ein. Die Drehbewegung des Motors wird über das Zahnradgetriebe 15 auf die Spindel 16 übertragen, die die Drehbewegung in eine vertikale Hubbewegung umsetzt und somit den Isolatorträger 12 mit dem Isolator 11 durch die Öffnung 8 aus- und einfährt.According to FIG. 2, the dome structure 3 is composed of five telescopically inserted, tubular circumferential cover segments 5 , each of which the inner cover segment is supported and guided on the outer one. The inner cover segment is also designed as an outwardly arched cover roof 6 and covers the dome structure 3 . A trough 7 is formed in the center of the arched cover roof 6 and an opening 8 is provided in the center thereof. On the inner cover roof 6 , a roof frame 9 is fastened with an opening 10 of an insulator support 12 corresponding to the opening 8 , through which an insulator 11 can be guided. The insulator 11 rests on the insulator carrier 12 , which carries a spindle nut 13 at each end symmetrically to the insulator axis BB. A spindle 16, which runs perpendicular to the roof frame 9 and is driven by an electric motor 14 via a gear transmission 15 , engages in the spindle nut 13 . The rotary movement of the motor is transmitted via the gear transmission 15 to the spindle 16 , which converts the rotary movement into a vertical lifting movement and thus extends and retracts the insulator carrier 12 with the insulator 11 through the opening 8 .
Elektromotor 14, Spindel 16, Spindelmutter 13 und Zahnradgetriebe 15 bilden einen hochfrequenten Antrieb 71.Electric motor 14 , spindle 16 , spindle nut 13 and gear transmission 15 form a high-frequency drive 71 .
Wie in Fig. 5 und 6 zu erkennen ist, besitzt jedes der Cover-Segmente 5 eine untere, in das Gehäuseinnere gerichtete L-förmige anschlagartige Abwinklung 17 und eine obere, ebenfalls in das Innere gerichtete Abwinklung 18. Die untere Abwinklung 17 hat einen gegenüber der oberen Abwinklung 18 etwas längeren Schenkel, der als Anschlag für das jeweils innere Cover-Segment dient. Im Bereich der unteren Abwinklung 17 ist innenseitig des Cover-Segmentes 5 eine Vertiefung 19 ausgebildet, die sich entlang des inneren Umfangs des Cover-Segments erstreckt. Die Cover- Segmente 5 bestehen aus einem Faserverbundmaterial, beispielsweise GFK, das im Bereich der Vertiefung 19 mit Inserts verstärkt ist. Die obere Abwinklung 18 ist mit einer Dichtlippe 70 versehen, die den Zwischenraum von innerem und äußerem Cover- Segment 5 gegen Feuchtigkeit abdichtet.As can be seen in FIGS. 5 and 6, each of the cover segments 5 has a lower, L-shaped stop-like bend 17 directed into the housing interior and an upper bend 18 also directed towards the interior. The lower bend 17 has a leg which is somewhat longer than the upper bend 18 and which serves as a stop for the respective inner cover segment. In the area of the lower bend 17 , a recess 19 is formed on the inside of the cover segment 5 , which extends along the inner circumference of the cover segment. The cover segments 5 consist of a fiber composite material, for example GRP, which is reinforced with inserts in the region of the recess 19 . The upper bend 18 is provided with a sealing lip 70 , which seals the space between the inner and outer cover segment 5 against moisture.
Eine Umlenkeinrichtung 20, bestehend aus einer Seilführung 21 und Gleitrolle 22, ist innenseitig in diesem Teil der Vertiefung 19 positioniert.A deflection device 20 , consisting of a cable guide 21 and sliding roller 22 , is positioned on the inside in this part of the recess 19 .
Außenseitig ist etwa oberhalb der Drehachse der Gleitrolle 22 eine Einhängplatte 23 am Cover-Segment 5 verankert. Im Fall zweier ineinandergesteckter Cover- Segmente 5 liegt die Seilführung 21 etwa in senkrechter Flucht zur Einhängplatte und ist der Gleitrolle 22 vorgeordnet. Die Gleitrolle 22 ist am Insert drehbar gelagert. Dies stellt eine sichere Seilumlenkung dar.On the outside, a suspension plate 23 is anchored to the cover segment 5 approximately above the axis of rotation of the sliding roller 22 . In the case of two nested cover segments 5 , the cable guide 21 is approximately perpendicular to the mounting plate and is arranged upstream of the sliding roller 22 . The castor 22 is rotatably mounted on the insert. This represents a safe rope deflection.
Wie Fig. 6 zeigt, ist ein Seil 24 mit seinem einen Ende in der Einhängplatte 23 unverlierbar eingehängt. Dieses Seil 24 verläuft von der Einhängplatte 23 zunächst in senkrechter Flucht zur Seilführung 21 und wird über die Gleitrolle 22 etwa waagerecht auf eine am Umfang des äußeren Cover-Segmentes tangential festgelegte Zugeinrichtung 25 umgelenkt. Die Zugeinrichtung 25 umfaßt eine Zugfeder 26 und ein Verankerungsteil 27, das ebenfalls an einem Insert festgelegt ist.As shown in FIG. 6, one end of a rope 24 is captively suspended in the mounting plate 23 . This rope 24 initially runs from the suspension plate 23 in a vertical alignment to the rope guide 21 and is deflected by the slide roller 22 approximately horizontally onto a traction device 25 fixed tangentially on the circumference of the outer cover segment. The traction device 25 comprises a tension spring 26 and an anchoring part 27 , which is also fixed to an insert.
Vier derartig aus Seil 24, Einhängplatte 23, Seilführung 21, Gleitrolle 22 und Zugeinrichtung 25 bestehende Seilzüge sind gleichmäßig über den Umfang der Cover- Segmente verteilt und verbinden jeweils ein inneres Cover-Segment mit einem äußeren Cover-Segment.Four such cables consisting of rope 24 , suspension plate 23 , rope guide 21 , slide roller 22 and pulling device 25 are evenly distributed over the circumference of the cover segments and each connect an inner cover segment to an outer cover segment.
Der Dachrahmen 9 hat an ihren den Cover-Segmenten 5 zugeordneten Enden in den Innenraum des Domaufbaus 3 gerichtete Befestigungslaschen 28 für die Befestigung der Hubeinrichtungen 29, mit denen das Cover-Dach 6 gehoben oder gesenkt wird (siehe Fig. 2 und 3). Die Hubeinrichtung 29 setzt sich aus vier scherenartigen Traggestellen 30 zusammen, von denen jeweils ein Traggestell aus zwei unteren Tragarmen 31 und 32 sowie einem oberen Tragarm 33 gebildet ist. Die beiden unteren Tragarme 31 und 32 sind mit einem Gelenk 34 verbunden. Der obere Tragarm 33 ist mit seinem einen Ende schwenkbar an der Befestigungslasche 28 des Dachrahmens 9 ortsfest angelenkt, sein anderes Ende ist mit dem unteren Tragarm 31 über ein Gelenk 35 verbunden. Der andere untere Tragarm 32 ist über ein Gelenk 36 mit dem unteren Tragarm 31 scherenartig verbunden. Das Ende des Tragarmes 32 ist durch einen weiteren Hebelarm 37 mit dem oberen Tragarm 33 verbunden. Die vier Gelenke 35, 36, 34 und 38 schließen so ein Parallelogramm ein, daraus entsteht eine Doppelschere. In der vertikalen Flucht des am Dachrahmen 9 ortsfest befestigten oberen Tragarmes 33 befindet sich am Grundrahmen 4 eine Befestigungslasche 39, an der der Tragarm 31 schwenkbar, aber ortsfest festgelegt ist (siehe Fig. 2). Diese Hubeinrichtung ist beispielsweise besonders für große Ausfahrhöhen, vorzugsweise bis 2,8 m über Fahrzeugdachhöhe, geeignet.The roof frame 9 has, at its ends assigned to the cover segments 5 , fastening tabs 28 directed into the interior of the dome structure 3 for fastening the lifting devices 29 with which the cover roof 6 is raised or lowered (see FIGS. 2 and 3). The lifting device 29 is composed of four scissor-like support frames 30 , of which a support frame is formed from two lower support arms 31 and 32 and an upper support arm 33 . The two lower support arms 31 and 32 are connected to a joint 34 . The upper support arm 33 is pivotally articulated at one end to the fastening tab 28 of the roof frame 9 , the other end is connected to the lower support arm 31 via a joint 35 . The other lower support arm 32 is connected to the lower support arm 31 in a scissor-like manner via a joint 36 . The end of the support arm 32 is connected to the upper support arm 33 by a further lever arm 37 . The four joints 35 , 36 , 34 and 38 thus enclose a parallelogram, resulting in double scissors. In the vertical alignment of the upper support arm 33 fixedly attached to the roof frame 9, there is a fastening tab 39 on the base frame 4 , on which the support arm 31 can be pivoted but is fixed in place (see FIG. 2). This lifting device is particularly suitable, for example, for large extension heights, preferably up to 2.8 m above the vehicle roof height.
Für die Kompensation von normalen Hubhöhen, beispielsweise des Schnellbahnnetzes, besteht die Hubeinrichtung 29 aus mindestens zwei Traggestellen 30, die aus einem am Dachrahmen 9 schwenkbar angelenkten Tragarm 33 und einem am Grundrahmen 4 ebenfalls schwenkbar angelenkten Tragarm 32 besteht. Der Tragarm 32 ist mit seinem anderen Ende mit dem Tragarm 33 gelenkig verbunden, wobei wie in Fig. 4 prinzipmäßig dargestellt, der Tragarm 32 die Länge L und der Tragarm 33 die Länge 2L hat. Der Anlenkpunkt des Tragarmes 32 am Tragarm 33 teilt diesen in zwei gleichlange Hebelarme und das Ende des Tragarmes 33 ist gegenüber dem Schwenkpunkt des Tragarmes 32 am Grundrahmen 4 linear verfahrbar, so daß sich der Tragarm 33 aufrichtet und das Cover-Dach 6 anhebt.For the compensation of normal lifting heights, for example the high-speed rail network, the lifting device 29 consists of at least two support frames 30 , which consists of a support arm 33 pivotably articulated on the roof frame 9 and a support arm 32 likewise articulated on the base frame 4 . The support arm 32 is articulated at its other end to the support arm 33 , wherein, as shown in principle in FIG. 4, the support arm 32 has the length L and the support arm 33 has the length 2 L. The articulation point of the support arm 32 on the support arm 33 divides it into two lever arms of equal length and the end of the support arm 33 can be moved linearly relative to the pivot point of the support arm 32 on the base frame 4 , so that the support arm 33 stands up and the cover roof 6 is raised .
Fig. 7 zeigt einen auf den Grundrahmen 4 montierten elektromechanischen Antrieb 40. Dieser Antrieb besitzt zwei entlang den Längsseiten der Cover-Segmente 5 positionierte, parallel zueinanderliegende Führungsbahnen 41 für die Aufnahme eines zwischen zwei mit Wellen 42 versehenen Zahnkränzen geführten Kettenzuges 43. Beide Kettenzüge 43 sind angetrieben durch einen von einem Elektromotor bewegten Kettentrieb 44. Die Bewegung des Kettentriebes 44 wird auf die Wellen 42 der beiden Kettenzüge 43 übertragen. Fig. 7 shows a mounted on the base frame 4 electromechanical drive system 40. This drive has two guide tracks 41 , which are positioned along the long sides of the cover segments 5 and are located parallel to one another, for receiving a chain hoist 43 guided between two sprockets 42 with shafts 42 . Both chain hoists 43 are driven by a chain drive 44 moved by an electric motor. The movement of the chain drive 44 is transmitted to the shafts 42 of the two chain hoists 43 .
Das untere Ende des Tragarmes 32 ist beiderseits mit dem Kettenzug 43 verbunden, lagert in der Führungsbahn 41 auf und läßt sich somit bei Bewegung des Kettenantriebes 44 entlang der Führungsbahn 41 linear verschieben. Da der andere untere Tragarm 31 ortsfest gehalten ist, läßt sich bei Verschieben des unteren Endes des jeweils anderen Tragarmes 32 das gesamte Traggestell 30 über die Gelenke und Verschiebelager kontinuierlich heben oder senken. Der Kettentrieb 44 treibt synchron die parallelen Kettenzüge 43 an, so daß das Heben oder Senken aller vier Traggestelle 30 gleichmäßig erfolgt. Diese Hub- oder Senkbewegung wird auf das Cover-Dach 6 übertragen. Beim Heben des Cover-Daches 6 werden die einzelnen Cover-Segmente 5 von innen nach außen entgegen ihrer jeweiligen unter Federkraft stehenden Seilzüge teleskopartig ausgefahren. Beim Senken werden die Cover- Segmente 5 von außen nach innen durch die unter Federkraft stehenden Seilzüge eingefahren. Beim Einfahren legen sich die Tragarme der Traggestelle 30 nach innen um. Der Dachrahmen 9 des Cover-Daches 6 liegt bei vollständig eingefahrenen Traggestellen 30 auf dem Grundrahmen 4 des Domaufbaus 3 auf.The lower end of the support arm 32 is connected on both sides to the chain hoist 43 , is supported in the guideway 41 and can thus be displaced linearly when the chain drive 44 moves along the guideway 41 . Since the other lower support arm 31 is held stationary, when the lower end of the other support arm 32 is moved, the entire support frame 30 can be continuously raised or lowered via the joints and displacement bearings. The chain drive 44 drives the parallel chain hoists 43 synchronously, so that the lifting or lowering of all four support frames 30 takes place evenly. This lifting or lowering movement is transmitted to the cover roof 6 . When the cover roof 6 is lifted, the individual cover segments 5 are telescopically extended from the inside outward against their respective spring cables. When lowering, the cover segments 5 are retracted from the outside inwards by the spring cables. When retracting, the support arms of the support frames 30 fold inwards. The roof frame 9 of the cover roof 6 rests on the base frame 4 of the dome structure 3 when the support frames 30 are completely retracted.
Die Höhe der Cover-Segmente 5 entspricht ungefähr der Isolatorhöhe, wobei der Isolatorkopf aus der Öffnung 8 ragt (siehe Fig. 5).The height of the cover segments 5 corresponds approximately to the insulator height, the insulator head protruding from the opening 8 (see FIG. 5).
Der Isolator 11 ist starr auf dem Isolatorträger 12 befestigt. Wie Fig. 8 und 9 zeigt, trägt der obere Isolatorflansch 45 eine Wippe 46 mit stromlinienförmigem Wippenkörper 47, in dem die Schleifleiste 48 gelagert ist.The insulator 11 is rigidly attached to the insulator support 12 . As shown in Fig 8 and 9., Carries the upper insulator flange 45, a rocker 46 with streamlined rocker body 47 in which the contact strip is stored for 48.
Zwischen der Schleifleiste 48 und dem Isolatorflansch 45 befindet sich eine Feder- Dämpfereinheit 49 (siehe Fig. 9 und 10). Diese Feder-Dämpfereinheit 49 setzt sich aus zwei etwa in der Breite der Schleifleiste 48 beabstandete laschenartige, jeweils zwei zueinander senkrechte stehende, miteinander verbundene Hebelarme 51 und 52 aufweisende, einstückige Hebel 50 zusammen. Beide Hebelarme 51 und 52 sind gemeinsam um einem festen Drehpunkt Dp drehbar, wobei der gegenüber dem Hebelarm 52 etwas längere Hebelarm 51 mit seinem leicht abgewinkelten Ende an der Schleifleistenhalterung 53 schwenkbar angelenkt ist. Der kürzere Hebelarm 52 ist anderenends an einer Zugfeder 54 befestigt, die einstellbar am Isolatorflansch 45 festgelegt ist. Zwischen den beiden parallel zueinander gelegenen Hebeln 50 ist ein hydraulischer Drehdämpfer 55 befestigt, dessen Betätigungsglied 56 in ein im Hebel 50 eingearbeitetes Langloch 57 eingreift. Die Zugfeder 54 veranlaßt bei einer Krafteinwirkung auf die Schleifleiste 48 eine Drehbewegung des Hebels 50, so daß der leicht abgewinkelte Hebelarm 51 eine Schwenk- bzw. Drehbewegung ausführt. Diese Drehbewegung wird nachhaltig durch den Drehdämpfer 55 aufgefangen und gedämpft. Die Zugfedern 54 haben ein sehr geringe Steifheit. Diese Feder-Dämpfereinheit 49 ermöglicht ausschließlich eine vertikale Einfederung. Die starre Befestigung des Wippenkörpers 47 am Isolator 11 stellt sicher, daß die Windlast vom stromlinienförmigen Wippenkörper aufgenommen wird und nur ein sehr geringer aerodynamischer Anteil von der Schleifleiste entfällt.A spring-damper unit 49 is located between the contact strip 48 and the insulator flange 45 (see FIGS. 9 and 10). This spring-damper unit 49 is composed of two tab-like levers 50 , spaced approximately in the width of the contact strip 48 , each having two mutually perpendicular, interconnected lever arms 51 and 52 and having one-piece levers 50 . Both lever arms 51 and 52 can be rotated together about a fixed pivot point Dp, the lever arm 51 , which is somewhat longer than the lever arm 52, is pivotably articulated on the contact strip holder 53 with its slightly angled end. The shorter lever arm 52 is fastened at the other end to a tension spring 54 which is fixed in an adjustable manner on the insulator flange 45 . A hydraulic rotary damper 55 is fastened between the two levers 50 located parallel to one another, the actuating member 56 of which engages in an elongated hole 57 machined in the lever 50 . The tension spring 54 causes a rotation of the lever 50 when a force is exerted on the contact strip 48 , so that the slightly angled lever arm 51 executes a pivoting or rotating movement. This rotary movement is sustainably absorbed and damped by the rotary damper 55 . The tension springs 54 have a very low stiffness. This spring-damper unit 49 only enables vertical deflection. The rigid attachment of the rocker body 47 to the insulator 11 ensures that the wind load is absorbed by the streamlined rocker body and only a very small aerodynamic portion is omitted from the contact strip.
Die Wippe 46 ist mit Hörnern 58 (Fig. 8) versehen, die durch einen im Wippenkörper 47 montierten pneumatischen Antrieb 59 auf unterschiedliche Wippenbreiten, beispielsweise 1950 mm und 1600 mm, einstellbar sind. The rocker 46 is provided with horns 58 ( FIG. 8) which can be adjusted to different rocker widths, for example 1950 mm and 1600 mm, by a pneumatic drive 59 mounted in the rocker body 47 .
Im Cover-Dach 6 befinden sich wie in Fig. 1 prinzipiell gezeigt nach innen öffnende, in Längsrichtung des Domaufbaus 3 positionierte Klappen 60, in die die Hörner 58 eintauchen können, wenn die Wippe 46 um 90° in Längsrichtung des Domaufbaus 3 um ihre vertikale Achse gedreht und abgesenkt ist.In the cover roof 6 , as shown in principle in FIG. 1, there are flaps 60 that open inwards and are positioned in the longitudinal direction of the dome structure 3 , into which the horns 58 can dip when the rocker 46 is vertical by 90 ° in the longitudinal direction of the dome structure 3 Axis rotated and lowered.
Das zwischen Isolator 11 und nicht dargestellter Anschlußstelle am Fahrzeug 2 verlegte Hochspannungsskabel 61 (siehe Fig. 11-13) verläuft in vertikaler Flucht wendelartig etwa annähernd um die verlängerte Isolatorachse auf das Dach des Fahrzeuges zu und wird durch einen Seilzug 62 gehalten. An der Öffnung 10 des Isolatorträgers 12 ist eine Rollenaufnahme 63 (Fig. 13) angeflanscht, mit der ein Lagerbock 64 gehalten ist. Der Lagerbock 64 nimmt eine Welle 65 mit zwei nebeneinander gelegenen Seilrollen 66 auf. Um jede Seilrolle 66 ist ein Seil 67 unter 180° Umlenkung geführt, dessen beide Seilenden in vertikaler Flucht zu zwei am Grundrahmen 4 befestigten Umlenkrollen 68 führen, die die Seilenden des Seiles 67 zu einer Gaszugfeder 69 extrem großer Länge führen. Das Seil 67 bildet so einen Seilzug 72, der unter einer Zugkraft gehalten ist, die bei Aus- und Einfahren der Hubeinrichtung 29 das Hochspannungskabel 61 immer gestrafft hält.The high-voltage cable 61 (see FIGS. 11-13), which is laid between the insulator 11 and the connection point (not shown) on the vehicle 2 , runs in a spiral alignment approximately around the elongated insulator axis towards the roof of the vehicle and is held by a cable 62 . At the opening 10 of the insulator support 12 , a roller seat 63 ( FIG. 13) is flanged, with which a bearing block 64 is held. The bearing block 64 receives a shaft 65 with two rope pulleys 66 lying next to one another. Around each rope pulley 66 , a rope 67 is guided at a 180 ° deflection, the two rope ends of which, in vertical alignment, lead to two deflection rollers 68 fastened to the base frame 4 , which lead the rope ends of the rope 67 to a gas tension spring 69 of extremely great length. The cable 67 thus forms a cable pull 72 which is held under a tensile force which always keeps the high-voltage cable 61 taut when the lifting device 29 is extended and retracted.
Die Seile 67 bestehen aus nichtleitendem Material, beispielsweise Kunststoff.The ropes 67 are made of non-conductive material, for example plastic.
Die auf die Schleifleiste 48 einwirkende Anpreßkraft ist eine komplexe Größe, welche infolge der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Windintensität und -richtung, der Lage des den Fahrdraht führenden Kettenwerkes und dessen stromabnehmer-, reibungs- und windinduzierten Schwingungen und der Relativbewegung des Fahrzeuges ständigen Veränderungen unterworfen ist. In der ersten aktiven Regelungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahren werden die Höhendifferenzen des Kettenwerkes kompensiert. Die Kompensation erfolgt mit einem elektromechanischen Antrieb, beispielsweise einem Kettenantrieb, der Höhendifferenzen des Kettenwerkes zwischen 4,8 bis 6,3 m und vertikale Kettenoszillationen mit Amplituden < 50 mm im Frequenzbereich unter 3 Hz ausgleicht. Der Kettenantrieb setzt eine entsprechende Horizontalbewegung in eine Vertikalbewegung der im Domaufbau 3 gekapselten Hubeinrichtungen 29 um. Relativ zu dieser in der ersten Regelstufe stattfindenden Vertikalbewegung oszilliert zeitgleich der Stromabnehmer (Isolator, Wippe, Kabel) in einer zweiten aktiven Regelungsstufe in einem Vertikalhub von maximal ±50 mm in einem Frequenzbereich bis 15 Hz. Die Hubbewegung der zweiten Regelungsstufe wird durch einen hochfrequenten Aktuator, beispielsweise einem elektromotorischen Linearantrieb, erzeugt.The contact pressure acting on the contact strip 48 is a complex variable, which is subject to constant changes due to the vehicle speed, the wind intensity and direction, the position of the catenary system guiding the contact wire and its pantograph, friction and wind-induced vibrations and the relative movement of the vehicle. In the first active control stage of the method according to the invention, the height differences of the chain are compensated. The compensation takes place with an electromechanical drive, for example a chain drive, which compensates for height differences of the chain between 4.8 to 6.3 m and vertical chain oscillations with amplitudes <50 mm in the frequency range below 3 Hz. The chain drive converts a corresponding horizontal movement into a vertical movement of the lifting devices 29 encapsulated in the dome structure 3 . Relative to this vertical movement taking place in the first control stage, the pantograph (isolator, rocker, cable) oscillates at the same time in a second active control stage in a vertical stroke of max. ± 50 mm in a frequency range up to 15 Hz. The stroke movement of the second control stage is controlled by a high-frequency actuator , for example, an electromotive linear drive.
Die hochfrequenten Vibrationen zwischen Fahrdraht und Schleifleiste werden in einem quasi-zeitgleichen weiteren Schritt durch Entkoppeln der Kräfte zwischen Schleifleiste und Stromabnehmer aufgenommen und gedämpft. The high-frequency vibrations between contact wire and contact strip are all in one Another step at the same time by decoupling the forces between the contact strips and pantographs absorbed and damped.
11
Dach
top, roof
22
Hochgeschwindigkeitsfahrzeug
High-speed craft
33
Domaufbau
Domaufbau
44
Grundrahmen
base frame
55
Cover-Segmente
Cover segments
66
Cover-Dach
Cover roof
77
Mulde in Hollow in
66
88th
Öffnung in Opening in
66
99
Dachrahmen
roof frame
1010
Öffnung in Isolatorträger
Opening in insulator carrier
1111
Isolator
insulator
1212
Isolatorträger
insulator support
1313
Spindelmutter
spindle nut
1414
Elektromotor
electric motor
1515
Zahnradgetriebe
gear transmission
1616
Spindel
spindle
1717
untere Abwinklung von lower angle of
55
1818
obere Abwinklung von upper angle of
55
1919
Vertiefung
deepening
2020
Umlenkeinrichtung
deflecting
2121
Seilführung
cable guide
2222
Gleitrolle
caster
2323
Einhängplatte
Einhängplatte
2424
Seil
rope
2525
Zugeinrichtung
drawbar
2626
Zugfeder
mainspring
2727
Verankerungsteil
anchoring part
2828
Befestigungslaschen
mounting tabs
2929
Hubeinrichtung
lifting device
3030
Traggestelle
support frames
3131
unterer Tragarm
lower support arm
3232
unterer Tragarm
lower support arm
3333
oberer Tragarm
upper arm
3434
Gelenk
joint
3535
Gelenk
joint
3636
Gelenk
joint
3737
Hebelarm
lever arm
3838
Gelenk
joint
3939
Befestigungslaschen
mounting tabs
4040
Elektromechanischer Antrieb
Electromechanical drive
4141
Führungsbahn
guideway
4242
Wellen
waves
4343
Kettenzug
chain
4444
Kettenantrieb
chain drive
4545
Isolatorflansch
insulator flange
4646
Wippe
seesaw
4747
Wippenkörper
rocker body
4848
Schleifleiste
Contact strip
4949
Feder-Dämpfereinheit
Spring-damper unit
5050
Hebel
lever
5151
Hebelarm
lever arm
5252
Hebelarm
lever arm
5353
Schleifleistenhalterung
Contact strips support
5454
Zugfeder
mainspring
5555
Drehdämpfer
rotary damper
5656
Betätigungsglied
actuator
5757
Langloch in Slot in
5151
5858
Hörner
horns
5959
Pneumatischer Antrieb
pneumatic drive
6060
Klappe in Fold in
66
6161
Hochspannungskabel
High voltage cables
6262
Seilzug
cable
6363
Rollenaufnahme
roll cradle
6464
Lagerbock
bearing block
6565
Welle in Wave in
6565
6666
Seilrolle
pulley
6767
Seil
rope
6868
Umlenkrolle
idler pulley
6969
Gaszugfeder
Pull type
7070
Dichtlippe
sealing lip
7171
Hochfrequenter Antrieb
High frequency drive
7272
Seilzug
B-B Isolatorachse
L Länge des Tragarmes cable
BB isolator axis
L length of the support arm
3232
Dp Drehpunkt
Dp pivot point
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