DE202012006884U1

DE202012006884U1 - Muskel-elektrischer Hybridantrieb für Schienenfahrzeuge

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Publication number: DE202012006884U1
Application number: DE202012006884U
Authority: DE
Original assignee: Mobikon Riemann & Schulze GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Herbert Riemann 10437 Berlin); Mobikon Riemann & Schulze GbR Vertretungsberechtigter Gesellschafter Herbert Riemann
Current assignee: Mobikon Riemann & Schulze GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter Herbert Riemann 10437 Berlin); Mobikon Riemann & Schulze GbR Vertretungsberechtigter Gesellschafter Herbert Riemann
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2012-09-07
Anticipated expiration: 2022-07-14

Abstract

Muskel-elektrischer Hybridantrieb für Schienenfahrzeuge dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit einem oder mehreren Muskelkraftgeneratoren (2) und einem oder mehreren elektrischen Antriebsmotoren (3) ausgestattet ist. Dabei wird mit dem Muskelkraftgenerator (2) durch körperliche Bewegung (z. B. einer Kurbel) ein elektrischer Strom erzeugt, dessen Spannung und/oder Frequenz relativ zur Drehzahl des Muskelkraftgenerators ist. Eine dieser Größen wird als Stellgröße für die Steuerung der Drehzahl des (der) Antriebsmotors(en) genutzt. Alternativ kann zusätzlich zum Muskelkraftgenerator ein analoger oder digitaler Dreh- oder Tachosensor vorgesehen werden, der ein zur Drehzahl des Muskelkraftgenerators relatives elektrisches Signal liefert. Der Motor kann dabei sowohl digital als auch analog gesteuert werden. Bei einer digitalen Steuerung, wie sie vorwiegend bei Wechselstrommotoren verwendet wird, wird das zur Drehzahl des Muskelkraftgenerators relative Signal ggf. quantisiert und als Steuerbefehl für die Drehzahl des/der Motoren verarbeitet. Die digitale Steuerung kann dabei als offener oder geschlossener Regelkreis ausgeführt werden. Bei einer analogen Steuerung wird...

Description

Schienenfahrzeuge mit Muskelantrieb (Draisinen) werden heute hauptsächlich im Freizeitbereich auf stillgelegten Eisenbahnstrecken eingesetzt. So gibt es allein in Deutschland über 30 Draisinenbahnen. Auf ihnen werden fast ausschließlich mit Muskelkraft angetriebene Draisinen verwendet. Überwiegend kommen dabei Fahrraddraisinen mit Tretpedalen zum Einsatz, die an Besucher vermietet werden.
Die allein durch Muskelkraft angetriebenen Draisinen haben einen beschränkten Einsatzbereich, da für ihre Bewegung eine gewisse körperliche Fitness bei den Benutzern Voraussetzung ist. Dies fällt insbesondere bei Eisenbahnstrecken mit stärkeren Steigungen ins Gewicht. Motordraisinen scheiden wegen der erforderlichen Fahrerlaubnis, über die die Besucher in der Regel nicht verfügen, als Alternative im Vermietbetrieb der Draisinenbahnen aus. Draisinen mit Hilfsmotoren, die die Muskelkraft unterstützen könnten hingegen auf den Draisinenbahnen eingesetzt werden. Beispielsweise wird in der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2005 007 329 U1 eine derartige Draisine beschrieben.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen. Erfindung liegt das Problem zu Grunde, dass die Einsatzflexibilität der bekannten Muskelkraftdraisinen mit und ohne Hilfsmotoren sehr beschränkt ist. So ist die Anzahl und Lage der Tret- bzw. Antriebsplätze fixiert. Das Fahrverhalten ist durch die Antriebsmechanik festgelegt und eine Mehrfachtraktion (Zugbildung mit mehreren Draisinen ohne spezielles Zugfahrzeug) nicht bzw. nur mit sehr hohem Aufwand möglich.
Dieses Problem wird mit den in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Mit der Erfindung wird erreicht, dass mit Muskelkraft gesteuerte Draisinen flexibel auf allen Eisenbahnstrecken eingesetzt und von einem großen Personenkreis unabhängig von der körperlichen Fitness gefahren werden können. Die Lage und Anzahl der Antriebsplätze kann durch eine flexible Anordnung der Sitzplätze (1) und Muskelkraftgeneratoren (2) sowie durch deren Ein- und Ausbau auf den Draisinen variiert werden, wodurch jede Draisine der Größe und dem Bewegungsbedürfnis der Benutzergruppe angepasst werden kann. Das Fahrverhalten der Draisine kann durch Programmierung bzw. Einstellung der elektronischen Steuerung verändert und so beispielsweise der Topografie der Einsatzstrecke angepasst werden. Außerdem ist durch elektronische Steuerung eine Mehrfachtraktion aus mehreren Draisinen einfach realisierbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der 1 bis 3 erläutert.
Es zeigen:
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Schienenfahrzeuges mit Hybridantrieb, sichtbar ein Sitz (1) mit Tretgenerator (2), ein offener Tretgenerator mit Getriebe (8) und Tretkurbel (5) sowie der Photovoltaik-Generator (6)
2 die Seitenansicht eines Schienenfahrzeuges mit Hybridantrieb, sichtbar ein Sitze (1), Tretgeneratoren (2) mit Tretkurbeln (5) sowie der Photovoltaik-Generator (6)
3 die Frontansicht eines Schienenfahrzeuges mit Hybridantrieb mit Schnittdarstellung, sichtbar Sitze (1) mit Tretgenerator (2), ein offener Tretgenerator mit Getriebe (8), Generator (7) und Tretkurbel (5), Antriebsmotor (3) mit Getriebe (9), Batterie (4) sowie der Photovoltaik-Generator (6)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202005007329 U1 [0002]

Claims

Muskel-elektrischer Hybridantrieb für Schienenfahrzeuge dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit einem oder mehreren Muskelkraftgeneratoren (2) und einem oder mehreren elektrischen Antriebsmotoren (3) ausgestattet ist. Dabei wird mit dem Muskelkraftgenerator (2) durch körperliche Bewegung (z. B. einer Kurbel) ein elektrischer Strom erzeugt, dessen Spannung und/oder Frequenz relativ zur Drehzahl des Muskelkraftgenerators ist. Eine dieser Größen wird als Stellgröße für die Steuerung der Drehzahl des (der) Antriebsmotors(en) genutzt. Alternativ kann zusätzlich zum Muskelkraftgenerator ein analoger oder digitaler Dreh- oder Tachosensor vorgesehen werden, der ein zur Drehzahl des Muskelkraftgenerators relatives elektrisches Signal liefert. Der Motor kann dabei sowohl digital als auch analog gesteuert werden. Bei einer digitalen Steuerung, wie sie vorwiegend bei Wechselstrommotoren verwendet wird, wird das zur Drehzahl des Muskelkraftgenerators relative Signal ggf. quantisiert und als Steuerbefehl für die Drehzahl des/der Motoren verarbeitet. Die digitale Steuerung kann dabei als offener oder geschlossener Regelkreis ausgeführt werden. Bei einer analogen Steuerung wird das zur Drehzahl des Muskelkraftgenerators relative Signal verstärkt und ggf. auch mehrfach transformiert dem Motor zugeführt. Es kann dabei ebenfalls, durch Rückkoppelung der Ist-Drehzahl des Motors, ein geschlossener Regelkreis gebildet werden.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem (den) Muskelkraftgenerator(en) (2) erzeugte elektrische Energie zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers des Schienenfahrzeugs genutzt und für den Fahrzeugantrieb (mit-)verwendet wird.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der (die) Muskelkraftgenerator(en) (2) direkt mit dem bzw. den elektrischen Antriebsmotoren (3) verbunden sind und der generierte Strom damit direkt zum Antrieb des Schienenfahrzeugs dient.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher als wiederaufladbare Batterie (4) ausgeführt ist.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsenergie des Schienenfahrzeugs aus einer Oberleitung oder einer Stromschiene entnommen wird.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher als elektrischer Kondensator ausgeführt ist.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher auch mittels eines Netzladegerätes aufgeladen werden kann.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher auch mittels eines Stromgenerators mit Wärmekraftmaschinenantrieb (z. B. Dieselmotor) aufgeladen werden kann.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Photovoltaik-Generator (6) verbunden ist, mit dem der elektrische Energiespeicher geladen werden kann.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Muskelkraftgeneratoren als Tretgeneratoren mit Tretkurbeln zum Antrieb mit der Beinmuskulatur ausgeführt sind.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der Muskelkraftgeneratoren als Handkurbelgeneratoren zum Antrieb mit der Armmuskulatur ausgeführt sind.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Muskelkraftgeneratoren an Stelle von Kurbeln, mit Hebeln, Wippen oder anderen geeigneten Vorrichtungen zur Übertragung der Muskelkraft ausgestattet sind.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der (die) Muskelkraftgenerator(en) und die Sitze auf dem Schienenfahrzeug flexibel angeordnet werden können. Bei der Anordnung müssen lediglich die ergonomischen und physikalischen Bedingungen (z. B. Schwerkraft) beachtet werden. Sitze können auch durch andere geeignete Bauteile (z. B. Griffe) substituiert werden oder komplett entfallen.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenfahrzeug entweder nur in eine oder in beide Fahrtrichtungen angetrieben werden kann.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die im elektrischen Energiespeicher gespeicherte Energie in ein Stromnetz oder einen stationären Energiespeicher eingespeist werden kann.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Module des Photovoltaikgenerators (6) so auf dem Schienenfahrzeug angeordnet sind, dass sie als Regen- und Sonnenschutz dienen können.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die elektrischen Antriebsmotoren beim Bremsen als Generatoren zur Energierückspeisung in den elektrischen Energiespeicher genutzt werden können.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der generatorischen Bremse eine Geschwindigkeitsbegrenzung realisiert werden kann.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der in einem Muskelkraftgenerator erzeugte Steuerstrom für die Steuerung mehrerer Antriebsmotoren eines Zugverbandes aus mehreren Schienenfahrzeugen zur Mehrfachtraktion genutzt wird.
Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass er über weitere Stromgeneratoren und zusätzliche Energiespeicher, wie beispielsweise eine Brennstoffzelle mit Wasserstofftank verfügt, mit denen der elektrische Energiespeicher geladen werden kann.