DE2328663B2 - Vorrichtung zum schutz gegen beruehrung von offenliegenden, untereinander verbundenen starkstromanschluessen eines fahrzeugs - Google Patents

Description

Elektrisch betriebene Fahrzeuge weisen häufig mehrere Starkstromanschlüsse, wie z. B. Stromabnehmer für die Stromaufnahme aus zugeordneten Stromschienen auf. Da die Stromabnehmer oder Stromanschlüsse im allgemeinen parallel geschaltet sind, wird der an einem der Stromanschlüsse aufgenommene Strom auch den anderen Stromanschlüssen zugeführt.

Als Beispiel eines solchen Fahrzeuges mit mehreren parallel geschalteten Stromabnehmern sei ein Fahrzeug genannt, das einerseits längs einer Führungsbahn fährt und dabei elektrische Energie aus die Führungsbahn begleitenden Stromschienen aufnimmt, andererseits sich aber auch außerhalb der Führungsbahn bewegen kann, wenn es eine Stromversorgung durch eine zusätzliche Energiequelle erhält Die Bürsten der Stromabnehmer ragen im allgemeinen über die Räder und sonstigen Fahrzeugteile hinaus, um die Strotnschie-

nen erreichen zu können. Die Fortbewegung außerhalb der Führungsbahn kann während einer Untersuchung oder Wartung des Fahrzeuges erforderlich sein, oder es kann auch wünschenswert sein, das Fahrzeug routinemäßig in Gebieten außerhalb der Führungsbahn verkehren zu lassen.

Wenn die Bürsten der Stromabnehmer während einer Fortbewegung des Fahrzeuges außerhalb der Führungsbahn unter Spannung stehen, ergeben sich sehr gefährliche Situationen für die Fahrgäste dieses

Fahrzeugs oder für sonstige Personen, die sich in der Nähe des Fahrzeuges aufhalten.

Beispielsweise aus der Deutschen Patentschrift 2 16 783 ist es bekannt, für den Fall, daß das Fahrzeug seinen Strom aus einer anderen Energiequelle bezieht und die Stromabnehmer frei liegen, den nichtbenötigten Stromabnehmer von der Starkstromschaltung über einen Schalter elektrisch zu trennen. Auf diese Weise kann zwar ein unbeabsichtigtes Berühren von unter Spannung stehenden Stromanschlüssen vermieden

werden, der Bauaufwand ist jedoch unter Umständen beträchtlich. Es wird nämlich für jeden der Starkstromanschlüsse ein teurer Leistungsschalter benötigt, wobei die einzelnen Leistungsschalter untereinander derart verknüpft werden müssen, daß bei Einschalten eines Leistungsschalters automatisch die übrigen Leistungsschalter ausschalten.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, nicht benötigte Starkstromanschlüsse durch eine abnehmbare isolierende Abschirmung zu schützen und das unzulässige Einschalten der Stromversorgung bei offenen Anschlüssen durch von den Abschirmungen gesteuerte HiIFsstromkreise zu verhindern. In dem Buch von Sachs »Elektrische Triebfahrzeuge«. Band II. Frauenfeld 1953, S. 210 und 211 wird eine solche Sicherungsvorrichtung für den Heizungsstromkreis eines Zuges beschrieben. Die Teilstromkreise der einzelnen Zugeinheiten sind über Steckkupplungen miteinander verbunden. Um zu vermeiden, daß eine Steckkupplung unter Last geöffnet wird, wodurch auch die Starkstromanschlüsse der Berührung zugänglich wurden, ist ein Hilfsstromkreis vorgesehen, der beim Trennen einer Steckkupplung als erster geöffnet wird und dadurch ein öffnen des Hauptschalters des Heizungsstromkreises bewirkt. Würde die hintere Kupplungshälfte der letzten Zugeinheit offen bleiben, dann könnte der Hauptschalter wegen unterbrochenen Hilfsstromkreises nicht geschlossen und die Zugheizung demgemäß nicht betrieben werden. Man hat deshalb an dieser hinteren Kupplungshälfte eine Blinddose vorgesehen, die einerseits die leitenden Teile innerhalb der Kupplungshälfte berührungssicher abdeckt und andererseits den Hilfsstromkreis erdet. Diese Sicherungsvorrichtung ist jedoch nicht recht betriebssicher. Bei schlechter oder beschädigter Isolierung der Leitungen des Hilfsstromkreises können diese Leitungen mit Masse in Berührung kommen. Das bedeutet, daß der Hilfsstromkreis geschlossen ist, auch wenn die Blinddose entfernt oder eine Steckkupplung getrennt ist. Der Hauptschalter des

Heizungsstromkreises kann dann bei offen liegenden Starkstromansehlüssen eingeschaltet sein.

Die Erfindung bezieht sieh auf ehie derartige Vorrichtung zum Schutz gegen Berührung von offenliegenden, untereinander verbundenen Starkstromanschlössen eines Fahrzeugs, solange die Anschlüsse über ein Schaltschütz an eine Stromquelle angeschlossen sind, mit einer die leitenden Teile eines Starkstromanschlusses scirStzenden, abnehmbaren Abschirmung und einer Einrichtung zum öffnen des Hauptschalters bei abgenommener Abschirmung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit einer derartigen Vorrichtung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Einrichtung zum öffnen des Schaltschützes je eine den Anschlüssen zugeordnete, auf den Spannungszustand des Anschlusses ansprechende Spannungsprüfeinrichtung zum Aussenden eines kontinuierlichen elektrischen Signals nur bei angebrachter Abschirmung und spannungsführendem Anschluß aufweist und daß das Signal jeder Spannungsprüfeinrichtung einer Überwachungsschaltung zugeführt ist. die das Schaltschutz öffnet, wenn an einer der Spannungsprüfeinrichtungen kein Signal ansteht.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mittels der Spannungsprüfeinrichtungen ein Signal von dem unter Spannung stehenden Anschluß abgeleitet ur-i in eine Überwachungsschaltung eingegeben, sofern an dem zugeordneten Anschluß eine Abschirmung angebracht ist. Ein an der Spannungsprüfeinrichtung anstehendes Signal zeigt also in jedem Fall an, daß der unter Spannung stehende Anschluß abgeschirmt ist. Erhält die Überwachungsschaltung von einer der Prüfeinrichtungen kein Signal, so bedeutet dies eine fehlerhafte Abschirmung eines Anschlusses und löst ein öffnen des Schaltschützes aus.

Ein Signal an einer Spannungsprüfeinrichtung zeigt nämlich betriebssicher an, daß der unter Spannung stehende Anschluß ordnungsgemäß abgeschirmt ist. Da es bei abgenommener Abschirmung praktisch unmöglich ist, daß Betriebsspannung an die Spannungsprüfeinrichtung gelangt, ist kein Fall denkbar, in dem eine Berührung eines unter Strom stehenden Anschlusses möglich wäre.

Eine Ausführungsbeispiel der Erfindung zusammen mit in den Unteransprüchen gekennzeichneten Ausgestaltungen wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Frontansicht eines Fahrzeuges, das auf einer Führungsbahn verkehrt und elektrische Stromabnehmer aufweist, die mit ihren Bürsten jeweils eine von mehreren längs der Führungsbahn verlaufenden Stromschienen berühren,

F i g. 2 eine Seitenansicht des in F i g. 1 dargestellten Fahrzeuges mit einer von dem Fahrzeug gezogenen transportablen Stromquelle mit den elektrischen Verbindungen zu der stromaufnehmenden isolierenden Abschirmung nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine der Abschirmungen, mit einer Darstellung der inneren Teile der Abschirmung,

Fig.4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig.3 durch die an dem Fahrzeug angebrachte Abschirmung, F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 4,

F i g. 6 eine schematische, teilweise als Blockschaltbild dargestellte Übersicht über die elektrischen Bauelemente der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

In F i g. 1 ist ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 10, das sich längs einer Führungsbahn bewegen kann, innerhalb einer Führungsbahn 11 gezeichnet Die Führungsbahn 11 weist eine Anzahl Stromschienen 14 auf, die in Längsrichtung des Fahrzeuges 10 neben seinen Rädern 15 angeordnet sind: das Fahrzeug besitzt eine Anzahl Stromabnehmer 16, die jeweils eine Anzahl Bürsten 17 aufweisen, die sich gleitend an einer jeweils zugeordneten Stromschiene entlang bewegen, um elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeuges abzunehmen. Die Räder 15 sind mit elastischen Reifen versehen, die auf der im wesentlichen ebenen Fahrspur der Führungsbahn rollen, und das Fahrzeug 10 besitzt einen Lenkmechanismus, der es bitanigt auf der Führungsbahn zu fahren oder sich auch außerhalb dieser Bahn zu bewegen. Es sind Steuermittel vorgesehen, die das Lenken des Fahrzeuges 10 außerhalb der Führungsbahn durch einen in dem Fahrzeug befindlichen Fahrer erlauben. Während des Betriebes außerhalb der Führungsbahn erhält das Fahrzeug seinen Antriebsstrom aus einer außenliegenden Stromquelle, etwa einem transportablen Generator 19 (Fig. 2), der von dem Fahrzeug gezogen wird; dazu ist ein Stromkabel *3 vorgesehen, das dem Fahrzeug über einen der Stromabnehmer 16Λ Energie zuführt, wie weiter unten noch genauer beschrieben wird. Man kann das Fahrzeug 10 über kurze Entfernungen außerhalb der Führungsbahn 11 mit Strom auch über ein (nicht gezeichnetes) Stromkabel betreiben, das an eine feststehende Stromquelle angeschlossen ist und über den Stromabnehmer 16/4 trennbar mit dem Fahrzeug JO verbunden ist, wie weiter unten erläutert wird.

Gemäß F i g. 6 sind an dem Fahrzeug 10 vordere und hintere, rechtsliegende Stromabnehmer 16, IGA vorgesehen, die jeweils an dem vorderen bzw. hinteren Abschnitt der rechten Seite des Fahrzeuges 10 angebracht sind. Es sind fünf Bürsten 17, 17' an jedem Stromabnehmer 16 vorgesehen und übereinander angeordnet, um jeweils eine der Stromschienen 14 (Fig. 1) zu berühren, die längs der Führungsbahn 11 verlaufen. F i g. 4 läßt deutlicher erkennen, daß die oberste und die unterste Bürste 17' etwas weniger weit aus dem Fahrzeug 10 vorstehen als die drei Mittelbürsten 17. Sie können Fahrzeugsteuersignale von den zugeordneten Fahrschienen 14 empfangen;die Steuersignale liegen auf verhältnismäßig niedrigem Spannungspegel und bilden daher keine elektrische Gefahr. Die drei Mittelschienen 14 sind Stromzuführungsschienen, die dem Fahrzeug 10 Dreiphasenstrom von 480 V zuleiten, der einen (nicht gezeichneten) Elektromotor in dem Fahrzeug 10 speist. Die drei Mittelbürsten 17 stellen somit stromaufnehmende oder Sammelbürsten dar und müssen daher gegen die Berührung geschützt werden. Wenn im folgenden von Bürsten 17 die Rede ist, so sind, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes gesagt ist, die drei Antriebsstrom abnehmenden Bürsten gemeint.

Wie an sich bekannt, sind die Bürsten 17 der jeweiligen Stromabnehmer 16 bei derartigen Fahrzeugen normalerweise parallel zu den entsprechenden Bürsten der anderen Stromabnehmer geschaltet, so daß die von den Bürsten eines beliebigen Stromabnehmers aufgenommene Spannung auf das elektrische System des Fahrzeugs übertragen wird. Das Berühren zweier stromführender Bürsten 17 ist gefährlich, und gleichzeitiges Berühren einer Bürste und von Masse ist ebenfalls gefährlich. Die Eingangsschaltung des Fahrzeuges 10 ist

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in üblicher Weise aufgebaut und soll daher nur kurz anhand der F i g. 6 beschrieben werden. Die jeweiligen stromführenden Bürsten 17 und 17A der rechtsliegenden Stromabnehmer 16, 16/4 sind durch Sammelschienen 20 parallel geschaltet und diese wiederum sind über s Leistungsschalter 21 an Leistungssammelschienen 22 geschaltet, die den von den Bürsten aufgenommenen Strom in eine (nicht gezeichnete) Schaltung für die Speisung eines Antriebsmotors für das Fahrzeug 10 (Fig. 1) leiten. Die an der linken Seite des Fahrzeugs 10 angebrachten Stromabnehmer 16ß, 16C werden ebenfalls über Sammelschienen 20' und Leistungsschalter 21' an die zugeordneten Leistungssammelschienen 22 angeschlossen. Die linksliegenden Stromabnehmer 16ß, 16C sind demnach ebenso parallelgeschaltet wie die rechtsliegenden Stromabnehmer 16, 16/4, um zu gewährleisten, daß das Fahrzeug, unabhängig von seiner Orientierung und wie an sich bekannt, ständig Strom aus den Stromschienen 14 erhält. Die Leistungsschalter 21, 21' trennen die Leistungssammelschienen 22 von den Stromabnehmern 16, 16/4, 16ß, 16C wenn in dem Fahrzeug 10 ein Kurzschluß auftritt: auch diese Technik ist an sich bekannt. Wenn die Leistungsschalter 21, 21' nicht geöffnet sind, steht die den Bürsten 17 eines beliebigen Stromabnehmers 16,16A 16ß, 16Czugeführte Spannung an den entsprechenden Bürsten der anderen Stromabnehmer an. Daraus ergibt sich, daß, wenn das Fahrzeug 10 sich außerhalb der Führungsbahn bewegt und durch eine äußere Stromquelle, beispielsweise den transportablen Generator 19 (Fig.2), mit Strom über das an das Fahrzeug angeschlossene Kabel 13 gespeist wird, die Bürsten 17 jedes Stromabnehmers 16 von der Stromquelle 19 Spannung aufnehmen und die Ursache für eine Gefährdung von in der Nähe befindlichen Personen bilden können.

Daher ist eine Anzahl isolierender Abschirmungen 23 vorgesehen, die die Stromabnehmer 16 verdecken, so lange den Bürsten 17 elektrische Spannung zugeführt wird. Der vorn rechts liegende Stromabnehmer 16 wird von einer vorn rechts liegenden isolierenden Abschirmung 23 verdeckt, und die vorn links und hinten links befindlichen Stromabnehmer t6Ä 16Cwerden von vorn links und hinten links befindlichen isolierenden Abschirmungen 23ß. 23C verdeckt wobei alle diese Abschirmungen gleichartig ausgeführt sind und im folgenden als »spannungsempfindliche Abschirmungen« 23, 23ß, 23C bezeichnet werden. Der rechts hinten liegende Stromabnehmer \f>A wird von einer rechts hinten liegenden isolierenden Abschirmung 23A verdeckt, die, wie in einem späteren Abschnitt noch besprochen wird, dem Fahrzeug 10 elektrische Energie ans einer äußeren Stromquelle, ζ. Β. einem transportablen Generator 19 (F i g. 2), zuführt and nachstehend als die stromzuführende Abschirmung 23 A bezeichnet werden solL

Die isolierenden Abscfairnmngen 23, 23A 23ß. 23C sind aus einem Isolterwerkstoff passend geformt so daß sie jeweils die Bärsten 17, 17* des zugeordneten Stromabnehmers 16 verdecken, wenn die jeweilige Abschirmung sich am Ort dieses Stromabnehmers befindet Gemäß F ig. 3 besteht die spezielle vorn rechts «α liegende Abschirmung 23 zweckmäßigerweise ans einem faserverstärkten KunstharzpreBstoff mit einer Plattenstärke von etwa 6 mm, and sie hat eine der Gestalt des zn bedeckenden Stromabnehmers angepaßte Form, die aber raid um die freiliegenden Börsten 17, 6s 17* des Stromabnehmers reicht Bei der gezeichneten AusführuRgsform besitzt die Abschirmung 23 eine ebene Abdeckplatte 24 mit einem umtaufenden Randteil

25, der senkrecht aus der Abdeckplatte 24 herausragt und in Richtung auf das Fahrzeug 10 so weit vorsteht, daß die Bürsten 17, 17' von der Seite hier nicht unabsichtlich berührt werden können.

Wie die Fig.3 und 4 erkennen lassen, ist die Abschirmung 23 so gestaltet, daß sie leicht an Teilen der Konstruktion des Fahrzeuges 10 befestigt werden kann. Die Bürsten 17, 17' sind an zugeordneten Gliedern angebracht, die an einer ebenen, vertikal stehenden Montageplatte befestigt sind, die quer zu dem Fahrzeug 10 verläuft und bezüglich des vorderen rechten Stromabnehmers 16 (vgl. auch die F i g. 3 bis 5) neben und vor dem rechten Vorderrad 15 angeordnet ist. Die Bürsten 17, 17' sind vor der Montageplatte 26 an üblichen federnden Halterungen angebracht, die eine Seitwärtsbewegung der Bürsten gegenüber dem Fahrzeug erlauben. Ein waagerecht liegendes, plattenförmiges Bauteil 27 ist neben und senkrecht zu der vertikal stehenden Montageplatte 26 angeordnet. Diese Platten

26, 27 bilden geeignete Halterungsflächen für die Abschirmung 23, und die Abschirmungsumrandung 25 weist praktisch ebene, zueinander senkrechte Seiten- und Oberflächen auf, so daß die Abschirmung 23 gegen die Rückseite der vertikalen Montageplatte 26 und gegen und unter die waagerechte Platte 27 gesetzt werden kann. Die vertikale Montageplatte 26 wird von zwei Isolatoren 28 gehalten, die von der Montageplatte nach hinten vorspringen. Horizontale Ausschnitte 29 sind in dem entsprechenden anstoßenden Teil des Randteiles 25 mit den Isolatoren 28 fluchtend angeordnet, damit die Abschirmung 23 nicht von den Isolatoren 28 behindert wird, wenn sie über die vertikale Platte 26 und in Richtung auf die Mitte des Fahrzeuges bei der Installation bewegt wird; auf diese Weise kann der Randteil 25 der Abschirmung die Isolatoren 28 überragen und die Abschirmung 23 über der vertikalen Platte 26 und die Stromabnehmeranordnung 16 abdeckend befestigt werden.

Ferner sind Mittel vorgesehen, mit denen die Abschirmung abnehmbar angebracht ist. Als solche Befestigungsmittel dienen Schrauben 30, die durch entsprechende Bohrungen in dem Randteil 25 der Abschirmung geführt und in dazu vorgesehene Gewindebohrungen in der vertikalen Montageplatte 26 geschraubt sind.

Ferner sind alle Abschirmungen 23, 23ß, 23C mit elektrischen Kontakten versehen, die aus einer Anzahl Kontaktfedern 31 (Fig.3 und 5) bestehen, die jeweils mit einer zugeordneten Bürste 17 des Stromabnehmers 16 horizontal fluchten und auf der Abschirmung 23 befestigt sind (vgL Fig.3). Bei der gezeichneten Ausführungsform werden zwei Kontaktfedern 31 verwendet; die Gründe hierfür ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, jede Kontaktfeder 31 besteht vorzugsweise aus federndem, nachgiebigem Material etwa einer Phosphorbronzelegierung, und hat die Form eines Streifens von ungefähr 1,6 mm Stärke und 12 nun Breite. Wie am deutlichsten aus Fig.5 zu entnehmen, ist jede Kontaktfeder in ihrem Mittelteil mit der Innenfläche der Abschirmung 23 verbunden und verläuft ist wesentlichen horizontal an einer zugeordneten, benachbarten elektrischen Bürste 17 entlang. Ein Ende jedes Kontaktstreifens 31 ist in Richtung auf die zugeordnete benachbarte Bürste 17 gebogen und berührt sie mit einer gewisses Andruckkraft und das andere Ende erhebt sich zweckmäßig über die benachbarte Oberfläche der Abschirmung 23 und ist in noch zu beschreibender Weise mit einem Leiter 32

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elektrisch verbunden. Man kann auch andere Hilfsmittel für die Herstellung einer elektrischen Verbindung zu der jeweils zugeordneten Bürste 17 verwenden; beispielsweise kann es in bestimmten Anwendungsfällen zweckmäßig sein, (nicht gezeichnete) starre elektrische Kontakte in der Abschirmung 23 den jeweiligen Bürsten gegenüberliegend anzuordnen und die von außen kommende Federkraft der die Bürsten 17 haltenden Gestänge auszunutzen, um elektrischen Kontakt zwischen den Bürsten und den Kontakten herzustellen. Wenn die Abschirmung 23 ii. richtiger Lage gegenüber dem Stromabnehmer 16 befestigt ist, nehmen nunmehr die Kontaktfedern 31 ein elektrisches Potential auf, das an den jeweiligen Bürsten herrscht, die von den Kontaktfedern 31 berührt werden.

Aus F i g. 6 ergibt sich im Zusammenhang mit F i g. 3 daß die Kontaktstreifen 31 der Abschirmung 23 über ihnen zugeordnete Leiter 32 mit einem in der Abschirmung 23 angeordneten Spannungsprüfkreis 33 verbunden sind; dieser Kreis 33 wird stellvertretend für entsprechende Kreise 33ßund 33Cin den Abschirmungen 235 und 23C beschrieben; der Kreis ist auf einer Platte angeordnet, die an der Innenseite der ebenen Abdeckplatte 24 der Abschirmung 23 an einer von der einen Seite der Bürsten 17, 17' entfernten Stelle angebracht ist. Widerstände 34 (F i g. 6) liegen in Reihe zwischen den Kontaktstreifen 31 und dem Prüfkreis 33, um die in den Prüfkreis 33 gelangende Spannung herabzusetzen. Jeder Prüfkreis 33 weist einen an die Widerstände 34 geschalteten Transformator 35 zum Herabsetzen der von den Kontaktstreifen 31 herangeführten Spannung auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird dem Fahrzeug 10 ein Dreiphasenstrom von 480 V zugeführt, und 480 V liegen zwischen jeweils zwei der drei Bürsten 17 jedes Stromabnehmers 16, wenn das Fahrzeug 10 an die Stromquelle angeschlossen ist. Das Übersetzungsverhältnis des Transformators 35 beträgt 20:1 und setzt demnach die an den Kontaktstreifen 31 herrschende Wechselspannung von 480 V auf 24 V herab. Die Sekundärwicklung des Transformators 35 liegt ihrerseits an den Eingangsklemmen eines einphasigen Vollwegbrückengleichrichters 36. Der Brückengleichrichter 36 verwandelt den 24-V-Wechselstrom des Transformators 35 in einen pulsierenden 24-V-Gleichstrom und ein RC-Filterglied mit einem Filterkondensator 37 und einem Ableitwiderstand 38 steht über Leitungen 39, 40 mit der Gleichrichterbrücke 36 in Verbindung, um die Spannungsänderungen in dem Ausgang der Gleichrichterbrucke 36 herabzusetzen. Die Ausgangsieitungen 39,40 sind an eine Schaltung in der stromzuführenden Abschirmung 23A angeschlossen, wie wetter unten beschrieben wird. Jeder Prüfkreis 33,33S und 33Cder drei spannungsempfindlichen Abschirmungen 23, 23 B, 23C bildet zusammen mit den zugehörigen Kontaktstreifen 31 und den Widerständen 34 eine Einrichtung für die Aussendung eines kontinuierlichen elektrischen Signals, wenn die Jeweilige Abdeckung oder Abschirmung 23 die Bürsten 17 des jeweiligen Stromabnehmers 16 aberdeckend angebracht wird. Es wird kein Signal ansgesandt, ehe die jeweilige Abschirmung 23 dem zugeordneten Stromabnehmer 16 mittels der Schrauben 30 gegenübergestellt ist und somit die Bürsten 17 überdeckt, wefl die Kontaktstreifen 31 keine Spannung erhalten, am den Prüfkreis 33 zu aktivieren, ehe die Abschirmung 23 angebracht ist Jede spannungsempfmdliche Abschirmung 23, 23B. 23C stellt somit ein mm Aussenden eines kontinuierlichen Signals durch Transformation einer durch die Bürsten 17 aufgenommenen, verhältnismäßig hohen Wechselspannung in ein Gleichspannungssignal von verhältnismäßig niedriger Spannung dar.

Die Ausgangsleitungen 39,40 (F i g. 6) des Prüfkreises 33 sind an die stromzuführende Abschirmung 23A angeschlossen, um einer in dieser Abschirmung angeordneten, noch zu beschreibenden Schaltung das von dem Prüfkreis 33 ausgesandte Signal zuzuführen.

Der in der vorderen linken isolierenden Abschirmung 23ß angeordnete, gleichartige Prüfkreis 33ß steht in ähnlicher Weise über Ausgangsleitungen 39ß und 40ß mit der stromzuführenden Abschirmung 23A in Verbindung; in entsprechender Weise ist der Prüfkreis 33C in der hinteren linken Abschirmung mit der stromzuführenden Abschirmung 23A über Ausgangsleitungen 39Cund 4OC verbunden, wobei die Leitung 40C zusammen mit den Leitungen 40 und 405 zu einer gemeinsamen Leitung 40A in der Abschirmung 23A zusammengefaßt ist. Diese gemeinsame Leitung 4OA kann zweckmäßigerweise geerdet sein und wird deshalb im folgenden als Erdungsleiter bezeichnet.

Innerhalb der stromzuführenden Abschirmung 23A sind Eingangssammelleitungen 49A, 5OA, 51A vorgesehen, die über einen geeigneten Dreileiterstecker 53 und entsprechende Kupplung 54 an das Stromzuführungskabel 13 anschließbar sind, das die entsprechenden Zuführungsleitungen 49, 50, 51 enthält (F i g. 6). Der Dreileiterstecker 53 ist innerhalb der stromzuführenden Abschirmung 23A zweckmäßig angebracht und durch eine passende öffnung in der Abschirmung 23A zur Aufnahme der Kupplung 54 gelegt. Die Eingangssammelleitungen 49A, 5OA, 51A sind mit zugeordneten Bürsten 17A des Stromabnehmers 16A elektrisch verbunden mit Hilfe von zugeordneten Hochleistungsstromleitungsstreifen 62, um dem elektrischen System des Fahrzeuges Energie über die Sammelschienen 20, 20' und 22 zuzuführen. Die Stromleitungsstreifen 62 entsprechen zweckmäßigerweise den oben im Zusammenhang mit den spannungsempfindlichen Abschirmungen 23, 23ß, 23C beschriebenen Kontaktstreifen, bestehen aber aus stärkerem Material, beispielsweise einem Streifen aus Phosphorbronzelegierung von 24 mm Breite und 3 mm Stärke.

Ein Schaltschütz 64 nimmt die Eingangssammelleitungen 49A, 50A, 51A auf und besitzt Schaltkontakte 65,66, 67, die in Reihe mit jeweils einer der Leitungen 49A, 5OA, 51A liegen. Eine Betätigungsspule 69 steht in Wirkverbindung mit den Schaltkontakten 65,66,67 und kann diese öffnen, wenn sie durch ein Gleichstromsignal von beispielsweise 24 V angeregt wird.

in der stromzuführenden Abschirmung 23A ist außerdem eine Überwachungsschaltung 71 vorgesehen, die eine noch zu beschreibende Logikschaltang 72 und einen Thyristor 73 verhältnismäßig geringer Leistung enthält Em den Prüfkreisen 33,33B. 33Cvergleichbarei Stromversorgungskreis 33A besitzt Zurahrungsleitun gen 75, 76, die jeweils über zugeordnete Widerstände 34A an zwei Eingangssammelleitungen 5OA und 51/

&> angeschlossen sind, und dient zum Versorgen de Überwachungsschaltung 71 und des Thyristors 73 mi niedriger Gleichspannung (beispielsweise 24 V deich spannung); der Stromversorgungskreis 33A weist eine] Abwärtstransformator 3SA und eine Gleichrichterbrük

⁶S ke 36A auf, die ebenso geschaltet sind wie in dei Prüfkreisen 33, 338 und 33C Die Gleichricfaterbrück 36A des Stromversorgungskreises 33A hat Ausgangslei langen 39A and 40A, wobei die Leitung 4OA al

gemeinsamer oder Erdungsleiter für die Überwachungsschaltung 71 und den Thyristor 73 dient; ferner ist die Ausgangsleitung 39A mit einem Ende der Betätigungsspule 69 des Schaltschützes 64 verbunden. Der Thyristor 73 ist mit seinem Kathodenanschluß über eine Leitung 77 an den Erdungsleiter 4OA angeschlossen, während der Anodenanschluß über eine Leitung 78 an das andere Ende der Betätigungsspule 69 geführt ist, so daß er als Schalter zwischen der Betätigungsspule 69 und den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichterbrücke 36A des Stromversorgungskreises 33A liegt. Der Thyristor 73 ist normalerweise »offen« oder nichtleitend, wird aber in den leitenden Zustand gebracht, wenn an seiner Steuerelektrode ein Signal mit vorbestimmter Schwellenspannung ansteht und bleibt leitend, bis die 480 V-Spannungsquelle von dem Fahrzeug 10 getrennt wird.

Die Logikschaltung 72 stellt einen an sich bekannten logischen Operator NICHT UND dar und sendet ein Ausgangssignal aus, wenn nicht an jeder Klemme einer Reihe von Eingangsklemmen ein Signal mit einer Gleichstrommindestspannung empfangen wird. Die Logikschaltung 72 besitzt drei Eingangsklemmen, die über zugeordnete Eingangspufferschaltungen 81, 815 und 18Cund die zugeordneten Leitungen 39, 395, 39C mit den Prüfkreisen 33, 335, 33C verbunden sind. Die Pufferschaltungen 81, 815, 81Csind über zugeordnete Leitungen 82, 825 und 82C ebenfalls an den Erdungsleiter 4OA angeschlossen. Ein Stromeingangspunkt der Logikschaltung 72 ist über eine Leitung 83 an eine Leitung 84 geführt, die über einen Widerstand 85 mit der Ausgangsleitung 39A aus dem Stromversorgungskreis 33A und über den Widerstand 86 mit der Erdungsleitung 40A in Verbindung steht. Ein Erdungsanschluß der Logikschaltung 72 ist mittels einer Leitung 87 an die Erdungsleitung 4OA gelegt. Die Widerstände 85 und 86 stellen somit eine Spannungsteilerschaltung dar, die über die Leitung 83 der Logikschaitung 72 eine Spannung zuführen, die von der zwischen den Leitungen 39A und 4OA herrschenden Spannung abgeleitet wird, wobei die Größen der Widerstände 85 und 86 so gewählt werden, daß beispielsweise 6 V Gleichspannung an der Logikschaltung 72 liegen, wenn zwischen den Leitungen 39A und 4OA ein Spannungsunterschied von 24 V besteht. An den Leitungen 39A, 40A liegt außerdem ein Glättungskondensator 88, der mit den summierten Widerstandsgrößen der Widerstände 85,86 einen RC-Filterkreis bildet, der beispielsweise dem Kreis 37, 38 des Prüfkreises 33 entspricht. An der Betäugungsspule 69 liegt eine Signallampe 89, die eine so visuelle Anzeige dafür liefert daß in der Spule Arbeitsstrom fließt und daß eine gefährliche Spannung von den Bürsten der Stromabnehmer 16, 16A, B, C femgehalten ist

Die Logikschaitung 72 weist einen Ausgang auf, der über eine Leitung 90 mit der Basis eines npn-Treiber-Transistors 91 verbunden ist dessen Emitteranschluß durch eine Leitung 92 mit der Steuerelektrode des Thyristors 73 und über eine Leitung 93 und einen Widerstand 94 mit der Leitung 77 verbunden ist die zu «o der Erdungsleitung 4OA führt Der Kollektor des Transistors 91 fiegt an der Leitung 84 zwischen den Widerständen 85 and 86 and erhält somit die gleiche herabgesetzte Spannung, die von der Leitung 83 in die Logikschaitung 72 gegeben wird. Der Fachmann sieht daß der Transistor 91 and die zugehörige Schaltung eine Einrichtung zum Verstärken der Ausgangsgröße der Logikschaltung 72 darstellt um den Thyristor 73 »ein« und

oder durchlässig zu schalten, wenn ein verhältnismäßig kleines Ausgangssignal aus der Logikschaltung 72 eintrifft.

Die Eingangspufferschaltungen 81, 815 und 81C dienen als Schutz der Niederspannungseingangsschal· tung der Logikschaltung 72 gegenüber Stromstößen oder »Spitzen« gefährlich hoher Spannung, da derartige Logikschaltungen mit ganz niedrigen Energiewerten arbeiten.

Im Betrieb kann die Überwachungsschaltung 71 die Betätigungsspule 60 erregen, um die Schaltkontakte 65, 66, 67 zu öffnen, wenn die Stromzuleitungen 49A, 50A, 51A unter Spannung stehen, bis alle spannungsempfindhchen Abschirmungen 23, 235, 23C die zugeordneten Stromabnehmer 16, 165, 16C bedecken. Ferner unterbindet die Überwachungsschaltung 71 die Erregung der Betätigungsspule 69 und damit die Betätigung des die Stromquelle von den Bürsten 17 trennenden Schaltschützes 64, wenn ein Signal von jedem der Prüfkreise 33 eintrifft. (Die Überwachungsschaltung 71 verhindert ferner die Zuführung von Strom zu dem Stromabnehmer 16A, wenn die Abschirmung 23A nicht an dem Stromabnehmer befestigt ist, weil den Bürsten 17A nur dann Strom zufließen kann, wenn die Abdeckung 23A sich in richtiger Lage über dem Stromabnehmer 16A befindet). Soll das Fahrzeug 10, wenn es sich außerhalb der Führungsbahn befindet, mit Strom versorgt werden, werden zunächst die isolierenden Abschirmungen 23, 23A, 235, 23C auf den vier Anschlüssen 16,16A, 165,16Cmittels der Schrauben 30 oder mit anderen geeigneten Mitteln befestigt, woraufhin die jeweiligen Kontaktstreifen 31 der Abschirmungen 23, 235, 23Cund der Stromleitungsstreifen 62 der stromzuführenden Abschirmung 23A mit der jeweiligen zugeordneten Bürste 17, 175, 17C, 17A in Kontakt gebracht und dadurch die elektrische Verbindung hergestellt wird. Das Stromkabel 13 (Fig.2), das Energie aus dem Generator 19 heranführen soll, wird dann an die Eingangssammelleitungen 49A, 5OA, 51A angeschlossen, indem die Kupplung 54 auf den Stecker 53 geschoben wird, der innerhalb der stromzuführenden Abschirmung 23A angebracht ist. Befindet sich das schallschutz 64 in seinem normalen Schließzustand, wird 480 V-Dreiphasenspannung durch die Eingangs-Sammelleitungen 49A, 5OA, 51A an die Bürsten 17A und von dort über Sammelschienen 20 und Leistungsschalter 21 in das elektrische System des Fahrzeuges 10 geführt, um es mit Antriebsenergie zu versehen, wodurch der Betneb des Fahrzeugs in einem Bereich außerhalb der Führungsbahn 11 {Fig. 1) ermöglicht wird Wenn auf diese Weise dem Fahrzeug 10 Strom zugeführt wird, gelangt der Strom über die Leitungen 75 und 76 der stromzuführenden Abschirmung 23Λ m den Stromversorgungskreis 33A und über zugeordnete Kontaktstreifenpaare 31 und Zuleitungen 32 zu jeder der spannungsempfindlichen Abschirmungen 23, 235. 23C n. die Prüfkreise 33,33S, 33C Vorausgesetzt daß jede Abchirmung 23,235 23Crichtig befestigt ist kann dann iz5^r^rⁱ^^{Creis 3}^ ³³S ^33C ^ fcontinuieriiches τα ™^chstromsignal an seinen Ausgangsleitungen 39,30; 39S 40ß; 39C 40Cabgeben, und Gleichstromsignale der Prüfkreise 33, 33». 33C werden über die

mSm!?¹ ?' ^39B' ^{39C md} ^e Pufferschaltungen 81, Bi^eicaufdieEngangsanschlüsseder Logikschaltung ?^"L^eLraei^^erschaItung8181Ä81Chützen

^"L^eLraei^^erschaItungen81,81Ä81Cschützen Logrtcschaltung 72, indem sie alle übermäßig hohen W⁵¹⁰⁸⁶ ™ ^den Eingangssignalen vernichten Logikschaltung 72 bleibt in ihrer »Aose-Stel·-

lung, in der über die Ausgangsleitung 90 kein Ausgangssignal an die Basis des npn-Transistors 91 geführt wird. Der Transistor bleibt daher gesperrt und er wird von keinem zu der Steuerelektrode des Thyristors 73 gerichteten Strom durchflossen; der Thyristor 73 bleibt daher nichtleitend und es gelangt kein Strom durch die Leitung 78 zu der Betätigungsspule 69. Diese bleibt daher entregt, so daß der Strom weiterhin kontinuierlich dem Fahrzeugantriebssystem zufließen kann.

Wenn irgendeine der Abschirmungen 23, 23ß, 23C abgenommen oder aus der richtigen Lage gegenüber dem zugeordneten Stromabnehmer 16, 16ß, 16C entfernt wird, kann von den zugeordneten Prüfkreisen 33,33ß, 33Ckein Strom aufgenommen werden, und das Gleichstromsignal zur Logikschaltung 72 von dem entsprechenden Prüfkreis wird unterbrochen. Dadurch wird die Logikschaltung 72 »eingeschaltet, so daß ein Ausgangssignal durch die Ausgangsleitung 90 an die Basis des Transistors 91 gelangt, das den Transistor leitend macht, so daß er das Potential von der Leitung 84 auf die Steuerelektrode des Thyristors 73 überträgt, wodurch dieser leitend gemacht wird, so daß Strom über die Leitungen 77 bis 78 an die Betätigungsspule 69 gelangen kann. Dadurch werden die Schaltkontakte 65, 66,67 geöffnet und der Strom zu dem Fahrzeug 10 wird unterbrochen, so daß die möglicherweise freiliegenden Stromabnehmer 16, 16ß, 16C keine elektrische Gefahr für die Umstehenden darstellen. Der Thyristor 73 bleibt in seinem leitenden Zustand verriegelt, bis das System etwa durch Abziehen der Kupplung 54 stromlos gemacht wird, wodurch er ausgeschaltet wird. So lange die Spule des Relais 69 stromdurchflossen ist, wird ein schwacher Strom über die Signallampe 89 geleitet, so daß die Offenstellung des Schalters 64 visuell erkennbar ist.

Bei einer anderen nicht dargestellten Ausführung besteht die die Stiomabnehmer 16 mit der äußeren Stromquelle verbindende Einrichtung aus einer an dem Fahrzeug 10 statt an einer der Abschirmungen 23 angebrachten Verbindungseinrichtung. Das Schaltschütz 64 kann dann an die Stromzuführungsleitungen 49Λ, 5OA, 51A an einer Stelle innerhalb des Fahrzeuges gelegt werden, und es ist dann eine zusätzliche spannungsempfindliche Abschirmung zum Abdecken des rechten hinteren Stromabnehmers 16Λ vorzusehen. Die beschriebene Ausführung sieht zwei Kontaktstreifen 31 für jeden Prüfkreis 33 vor, jedoch sind andere Ausführungen möglich, bei denen nur ei.ι Kontaktstreifen verwendet wird, und bei denen der Fahrzeugrahmen als zweiter oder Erdungsleiter arbeitet.

Der Fachmann erkennt, daß die beschriebene Sicherheitsschaltung eine verhältnismäßig preiswerte und betriebssichere Einrichtung für den Schutz umstehender Personen gegen unbeabsichtigte elektrische Schläge von den freiliegenden elektrischen Stromabnehmern eines Fahrzeuges darstellt. Die bevorzugte Ausführungsform hat den zusätzlichen Vorteil, daß sie an vorhandenen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen mit freiliegenden Stromabnehmerbürsten anbringbar ist, wobei keine wesentlichen Änderungen an dem Fahrzeug vorgenommen zu werden brauchen. Schließlich bietet die bevorzugte Ausführungsform eine bequeme und sichere Möglichkeit für den Anschluß einer äußeren Stromquelle an ein Fahrzeug, wenn diese; in Bereichen operieren soll, in denen seine normale Stromversorgung nicht erreichbar ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schutz gegen Berührung von offenliegenden, untereinander verbundenen Stark-

* Stromanschlüssen eines Fahrzeuges, solange die Anschlüsse über ein Schaltschütz an eine Stromquelle angeschlossen sind, mit einer die leitenden Teile eines Starkstromanschlusses schützenden, abnehmbaren Abschirmung und einer Einrichtung zum öffnen des Hauptschalters bei abgenommener Abschirmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum öffnen des Schaltschützes (64) je eine den Anschlüssen zugeordnete, auf den Spannungszustand des Anschlusses ansprechende Spannungsprüfeinrichtung (33) zum Aussenden eines kontinuierlichen elektrischen Signals nur bei ■ngebrachter Abschirmung (23) und spannungsführendem Anschluß aufweist und daß das Signal jeder Spannungsprüfeinrichtung einer Überwachungs- »chaltung (71) zugeführt ist, die das Schaltschütz (64) Cffnet, wenn an einer der Spannungsprüfeinrichtunf en kein Signal ansteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spannungsprüfeinrichtungen (33) an der ihr zugeordneten Abschirmung (23) angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. bei der die Anschlüsse an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß den Spannungsprüfeinrichtungen (33) Transformatoren (35) und Gleichrichter (36) zum Umformen der über die Anschlüsse aufgenommenen Wechselspannung in ein Gleichstromsignal verhältnismäßig niedriger Spannung zugeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung zum Schutz gegen Berührung von Bürsten (17), die zur Stromabnahme längs einer Stromschiene (14) gleitend sind, wenn das Fahrzeug aus einer anderen Stromquelle versorgt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Abschirmungen (23A) eine Steckbuchse (53) zum Anschließen der Stromquelle und das von der Vorrichtung gesteuerte Schaltschütz (64) aufnimmt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsspule (69) des Schaltschützes im Stromkreis eines Thyristors (73) angeordnet ist, der seinerseits durch die Überwachungsschaltung (71) geschaltet wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Anwendung auf ein Fahrzeug, das sowohl in einer Führungsbahn (11) längs einer Stromschiene (14) als auch außerhalb dieser Führungsbahn mit einer mitgeführten Stromquelle betreibbar ist.