DE2352102A1 - Stromuebertragungssystem fuer trassengefuehrte fahrzeuge, insbesondere schwebefahrzeuge hoher geschwindigkeit - Google Patents

Description

Krause- M affei TF 530

iftinchen 50

StromüberLragungssystem für Irasüengeführte Fahrzeufje, insbesondere bchwebefahrzeuge hoher Geschwindigkeit

Trassangeführte Hochcesclwiridigkeits-Schwebefahrzeuge, die magnetisch oder durch Luftkissen getragen und geführt werden, werden über Stromschienen, die entlang der Fahrbahn verlegt sind, und Stromabnehmer„ die vor.i Fahrzeug mitgenommen werden und mit Kontaktstücken auf den Stromschienen schleifen, mit elektrischer Energie versorgt«, Diese dient rieben der Versorgung des Bordnetses insbesondere der. Auf»» rechterhaltung des Schwebezustandes und zum Antrieb des Fahrseugs, für den in der Regel lineare Induktionsmotoren vorgesehen sind» Da dar Fahrseugbetrieb mit hoben und höchsten Fahxseuggeschwindigkeiten beträchtliche Antriebsleistungen erfordert, sind die pr© Stromschiene zu übertragenden Strosse auch bei höheren Spannungen auß®rord©ntliete gr©ß₉ s® UaQ die Schleiffläche des Streaabne&awrs je Schien« groß

woise ν Iru dies« FlSeh« auf eins Mchrsahl *v®n li©äa takt stücken im r»ife®Eiv©ie*r Ait©r*inun^ Aufgeteilt»

Bei d®r üblichen Asiordnunff der Scfel#iffläch©n der Stroeechie- n®n ±n einer Eben« uisd in Fe,hr3B@ug· gelagerten Stroetabnehmer üben die ie Fahrbetrieb «wischen den Kontakt·tücken und den

509817/0158 - 2 -

~ 2—

Schienen auftretenden Keibungskräfte Drehmomente auf den iitromabiielinier aus, die diesen zu verkanten suchen, was zu einer tmgleichniilßigen Aufteilung· der Anpreßkraft auf die einzelnen Kontnktstücke in Fahrtrichtung, vorn und hinten führt, indem die in Fahrtrichtung vorderen Kontaktstücke stärker gegen die Schienen gedrückt werden als die hinteren. Dies führt in unüberschaubarer Weise zu ungleicliinäßifier Stromverteilung', Kontaktstückabnutzung und Kontaktgüte.

In dieser Hinsicht günstiger sind an sich die bekannten selbstgeführten Stromübertragungssysteme, bei denen die Schienen durch ihre besondere Anordnung beispielsweise auf dem Umfang eines gedachten Zylinders die Führung und Zentrierung des Stromabnehmers vornehmen und dieser vom Fahrzeug praktisch nur geschleppt wird. Von einem Stromübertragung sy st em für Hochgeschwindigkeitsfahrseuge wird aber neben einwandfreier Kontaktgabe auch Weichengängigkeit gefordert, die eine Weichenfahrt ohne Reduzierung der hohen Fahrgeschwindigkeit erlaubt. Bei aelbatgeführten Stromab- nahaeayateaen bereitet aber da· Am·- nmd. Sinfadela de· Stroeuibnehaer· att· den und in die Str··- und ggf· ■*·**«· liehe Führung··chienen bei heber Qeecbwiadiglreit ««kr gr#Ä«s Schwierigkeiten, weehalb ein StreMübertra^uncBsysteB Yoriu» xiehen iet, bei dmm der Strem.bneh»er in einfacher Weise von einer Seite her an die Schienen angelegt und wieder abgesogen werden kann·

50 98 17/0 158 bad okginal

Die Erfindung bezieht sich daher auf ein ötromübertragungssystem für trassengeführ ic Fahrzeuge, insbesondere ;>chwebefahrzeugo hoher Geschwindigkeit, mit mehreren .in der Fahrbahn montierten !.Stromschienen mit zueinander parallelen und auf dieselbe Seite der bchieiienanordiiung weisenden Schleifflächen und mit einem mi L dem Fahrzeug verbundenen und von der cjchienenanordnun/; abhebbaren Kontaktträger mit auf den Stromschienen schleifenden Kontaktstücken. Ihr liegt die Aufg.ibe zugrunde, ein Stromübertragungssystem der genannten Art anzugeben, das sich durch eine in hohem Maße gleichmäßige Aufteilung der Gesamtanpreßkraft auf alle Kontaktstücke auszeichnet.

ErfindungBgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schleifflächen der Stromschienen in Mindestens zwei Ebenen liegen und der Kontaktträger in einer schienenparallelen Achse verschwenkbar gelagert ist, die die Schwerelinie der Mittellinien der Schleifflächen darstellt.

Unter der Schwerelinie wird die Verbindung der Schwerpunkte der geometrischen Figuren verstanden, die sich auf Grund nebeneinander liegender Schnitte senkrecht zu den Schleifflächen und durch die Verbindung der einzelnen Mittelpunkte der Schleifflächen jede· einzelnen Schnittes ergeben. Mit der Mittellinie der Schleifflächen ist dementsprechend die Verbindung der Mittelpunkte der Schleifflächen in nebeneinander liegenden Schnitten geaeint. Im Falle zweier

509817/0 158

8AD ORIGINAL

Schleifflächen befindet sich der diesbezügliche Schwerpunkt in der Mitte dei'jenigen Geraden, die die beiden Mittelpunkte der Schleifflächen eines Schnittes verbindet, Im Falle von drei .Schleifflächen ergibt die Verbindung der drei Ilittelpunkte der Schleifflächen pro Schnitt ein Dreieck, dessen Schwerpunkt Teil der als Schwenkachse dienenden vjchwerelinie darstellt. Ist dieses Dreieck gleichschenkelig, d.h. sind zwei Seiten des Dreiecks gleich lang, befinden sich somit zwei von drei Schleifflächen in einer einzigen Längsebene, so liegt die angesprochene Schwerelinie in einer Entfernung von diesen beiden Schleifflächen, die ein Drittel der Entfernung der Mittellinien dieser beiden Schleifflächen zur Mittelinie der dritten Schleiffläche beträgt .

In jedem Falle sind also die beiden Schleifflächen bzw. zwei Schleifflächen ebenensuäßig gegeneinander versetzt. Dadurch ist es möglich, die Schwerelinie zwischen die Ebenen zu legen. Eine derartige Anordnung der Stromschienen vermeidet in Verbindung mit der Lage der Schwenkachse des Kontaktträgere jede irgendwie* gerichtete Verkantneigung des Stromabnehmers infolge der Reibungskräfte, ohne daß die Möglichkeit des einfachen Abhebens und Aufsetzen» des Stromabnehmers von einer Seite hex- beeinträchtigt ist oder besondere Maßnahmen hierfür ergriffen werden müßten. Dies rührt daher, daß die von den einseinen Schleifleisten infolge der Reibung hervorgerufenen Drehmomente sich gerade aufheben.

509817/0 158

2352Ϊ02

Damit auch durch das Gewicht und die Massenträgheit des Stromabnehmers selbst keine Ungleichmäßigkeit der Aufteilung der Anpreßkraft auf die einzelnen Kontaktstücke verursacht wird, stellt die Schwenkachse vorteilhaft torweise zugleich die in Längsrichtung verlaufende ' clu,cx\'ich:.ο de:; kontakttrügers mit den Kontakts tücken in deren \orinalJ age dar.

Im Falle des am häufigsten vorkommenden Si :,, ι, Leins mil drei -Stromschienen bind diese gemäß einer besonderen '\uH{/os trn 1 tung der I;ri' indun/; ho angeordnet, daß die ."•i t tellinLen dei" Schleifflächen in üchiiMienscnkrechteii Ebener, Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreiecks bilden, flössen Basis in einer den beiden äußeren Schienen gemeinsamen Schleifflächenebene liegt, wobei die Schwenkachse des Kontaktträgers durch den Schwerpunkt des Dreiecks verläuft. Diese Stromschienenanordnung ist allen anderen denkbaren Anordnungen aus drei Stromschienen vorzuziehen, da sie einerseits den kleinstsn Platzbedarf hat und andererseits einer Leiteranordnung von der Form eines gleichseitigen Dreiecke am nächsten kosnsnt und dadurch geringere Abweiclsun=» gen von m±n®m gleichmäßigen Indiaktivitätsbelag der drei Phasen begründet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführuiigsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. S« zeigt j

Fig. 1 ©in erfindungsgesaäßes Strouiübertragungssystem zur Übertragung von Drefostrom in perspektivischer

509817/01 5B

schema ti scher Darstellung-,

Fig. 2 die Anordnung; der Stromschienen in Schnittdarstellung und

ι if,. '! cxjio ρπ'ί-iTieliL Lviti oho scheniutische Darstellung des .)troniibiiolii:ioi'.'> :.ovio dor auf diesen ausgeübten Kräfte und Dr

I'ltLlaii;; der 'ahrbalm 1 do-j in der Zeichnung nicht näher dar :.eatolLten .■ichi/ebarnhrvroiig-fj .'; sind drei StromKcliienen 3i h, ^l, eines Drolistrom. \ t> teni.*; zur troraversorgunß des Scliwe«· be ι ithi'zeUijo 'I \)Λΐ'ί\1ϊ.οί zueiinuidor auf Stützisolatoren 6, 7, υ montiert (pig.1). Die Schleifflächen der Stromschienen 3» k, j liegen gestaffelt in zueinander parallelen vertikalen Ebenen, wobei die Ebene der Schleiffluche der Stromschiene h gegenüber der gemeinsamen Ebene der Schleifflächen der Stromschienen 3 und 5 zur Fahrbahn 1 hin versetzt ist.

Die am Schwebefahrzeug 2 angebrachte und mit dem »ystem im Eingriff befindliche Stronabnahaevorrichtung 9 besteht aus eine» v©rwindung»st«±f©n Kontaktträger 10 von einer aerodynamisch möglichst günstigen Gestalt (nur ee&e» laatisch dargestellt), in de» drei Reihen Kontaktstück« 11, 12, 13 über Federn und Dämpfer (nicht dargestellt) eingesetzt sind. Die Kontakts tu cke jeder Reih® schleifer» .jeweils auf einer der Stromschienen 3» ^* 5»

Der Kontaktträger 10 ist um eine Schwenkachse 14 verechwenk-

- 7 -BAD

5 0 9 8 17/0158

bar gelagert, die zur Richtung der Stromschienen 3, 4, 5 parallel verläuft» Die Lagerung erfolgt in auf die Stromschienen gelichteten Armen sweier gleich ausgebildeter drciarnifter Hebel 15» 16, die mit ihrem nach oben t/eisenden Arm jeweils am Schwebefahrzeug 2 in !Hinkten 17» 18 verschwenkbar angelenkt sind, wobei die Punkte 17» 18 ebenfalls auf einer schienenparallelen Achse 19 liefen.

Die Schwenkachse 14 und die Achse 19 liegen in der Normallage des Kontaktträgers 10 etwa übereinander, so daß nur die vertikalen Komponenten der Schwebefahrseugbewegungen (Höhen-, Roll-, Gier- und Nickbewegungen) über die Hebel 15» 16 auf den Kontaktträger 10 und die Kontaktstücke 11, 12, 13 übertragen werden,, Dies ist möglich, weil die Breiten der zueinander parallelen Schienenschleifflächen und der Kontaktstücke 11, 12, 13 so aufeinander abgestimmt sind, daß ein Abgleiten der Kontaktstücke von den Schienenschieifflachen bei allen vorkommenden Vertikalbewegungen des Schwebefahrzeugs 2 sicher ausgeschlossen ist.

Die vom Schwebefahrzeug 2 auf den Kontaktträger 10 ausgeübten Mitnahmekräfte in Fahrtrichtung werden in den Lagerpunkt en in der Schwenkachse I^ in den Kontaktträger 10 eingeleitet.

Am Ende des schräg nach unten weisenden dritten Armes jedes Hebels 15 bzw. 16 ist im Punkt 25 bzw. 26 eine Druck-

509817/0158

BAD QKiGiNAL

feder 2O bzw. 21 angelenkt, die am Schwebefahrzeug 2 gelenkif; iibge&tützl ist, wobei auch diese Fahrzeuganlenkpunkte 22, 2'J in einer· schienenparallelen Achse 2k liefen. i"-"s können Schraubenfedern oder auch andere Federausfiihrungen zur Anwendung kommen.

Den Druckfedern 20, 21 kommt einerseits die Aufgabe zu, den Kontaktträger 10 mit den federnd eingesetzten Kontaktstücken 11, 12, I3 gegen das Stromschienensystem zu pressen, andererseits müssen sie horizontale Fahrzeugbewegungen so aufnehmen, daß eine Veränderung der Anpreßkraft des Kontaktträgers 10 auf die Stromschienen 3, k, 5 bei diesen Bevegungskomponenten möglichst unterbleibt. Die von den vorgesehenen Druckfedern 20, 21 ausgeübte Anpreßkraft bleibt deshalb praktisch konstant, weil eine Veränderung der Länge und damit der Kraft der Druckfedern infolge einer derartigen horizontalen Schwebefahrzseugquerbewegung von einer entgegenwirkenden Änderung des -wirksamen Hebelarms der Druckfedern begleite* ist.

Fig» 2 läßt erkennest, daß der vertikale Abstand b zwischen den Schienen 3 nnd h bzw» h und 5 ein&ndsT gleieii groß ist, so daß die Mittellinien der Schleifflächen der Kontaktstücke 11, 12, 13 in der Zeichnungsebene Eckpunkte A, B, C eines gleichschenkligen Dreiecks mit der Basis A C bilden. Die Lage der Scliwenkaclise 14, um die der Eontaktträger 10 schwenkbar ist und in der die Mitnahmekräfte und

0 9 8 17/0158 ^BAD O

die Anpreßkräfte in den Kontaktträger 10 eingeleitet werden, ist so gewühlt, daß sie mit der durch den Schwerpunkt des gleichschenkligen Dreiecks Λ I! C verlaufenden dichwerelinie der Mittellinien der drei Schleifflächen zus aminen füll fc. Bei eiiuii Abstand a der beiden Ebenen der Schleifflächen beträgt der Abstand der Schwenkachse 14

ρ zur Schleiffläche der mittleren Schiene ¹I- somit ·—a und zur Ebene der Schleifflächen der Schienen 3 und 5 somit

—a. Bei mehr als drei Stromschienen verläuft die .Jehwenkj

achse des Kontakträgers durch den .Schwerpunkt des entsprechenden Vielecks.

Durch die Einleitung der Anpreßkraft in der Schwerelinie läßt sich deren gleichmäßige Aufteilung auf die federnd gelagerten Kontaktstücke und damit die drei Stromschienen 3»^ und 5 erzielen, so daß die drei von den Stromschienen auf den Kontaktträger 10 ausgeübten Reibungskräfte ebenfalls einander gleich, groß sind» In den Mittellinien der drei Schleifflächen wirken dann also drei schieraenparalle-Ie Reibungskräfte_β deren Resultierende wegen d©r Gleichheit dieser Kraft® bekanntlich is der Schwerslinie liegt_β in der der Kontaktträger 10 ^©lagert ist» Dann ergibt aber auch, di© Stäsame aller auf die Halterung des Kontakt trägers 10 ausgeübten Dr©hm@aeiate der Reifotäagskräf te Null, so daß Ungleichtaiaß&gkeiten In e!©r Verteilung der Änpreßkraft auf

h.Qn und. daraus felgssKü Varkamtunigen sielier Ύ®ΤΜ±®ύ($η werden In Figo 3 siad di® as K@ntaltttTE.SQT 10 wirkenden

509817/0158

BAD

kräfte F^ , F_R2 und F als Vaktoren im Falle der Bewegung in Richtung ν dargestellt, wobei die zulässige Voraussetzung gilt, daß die iuapreßkraft F gleichmäßig auf alle drei Schienen vorteilt ist, jede Schiene als mit F /'3 beieistet ist. Es wird ersichtlich, daß die von den Kräften F₁ und F „ ausgeübten Drehmomente um eine die jchverelinie und Schwenkachse 14 kreuzende vertikale Achse gleich groß und gleich gerichtet sind und Drehmoment M = Drehmoment M = F a/3 = F a/3 betragen. Demgegenüber übt die Kraft F ein entgegengesetzt gerichtetes Drehmoment auf den Kontaktträger 10 von der Groß·

2
M = F —a aus, so daß die Momentensumme Null ist.

Damit die durch die Einleitung der Gesamtanpreßkraft in der Schwerelinie erzielbare Gleichmäßigkeit der Kraftverteilung auf die drei Stromschienen durch das Eigengewicht und die Massenträgheitskräfte des Kontaktträgers und der Kontaktstücke 11, 12, 13 nicht in Frage gestellt wird, erfolgt die Ausbildung des Kontaktträger· 10 in der Weise, daß in der Normalsteilung der Kontaktstücke auch dessen Schwerashee alt der Schwenkachse ik susanupenfällt· Xn der Schwenkachse \h liegen dann also die Schwerelinie der SchleifflächöBHiittelliniöK und der Sehw@racfe.a® de© Kontaktträgers. Auf diese Weise wird der denkbar höchste Grad an Gleichmäßigkeit der Aufteilung ά<Βτ /mpreßkraft auf di© einzelnen Kontaktstücke 11₉12 unü 13 erzielt, d©r dem Übertragungssystem ©ein® h©rv©rrag®jiä© Eignung mum Eisisatas Kur Str®saves*s©rgUEig von H©cMg«®@Mw±isdlgk®its»Seliw®be« fahrzeugen gibt.

sha/H 503817/0158

Claims (1)

1. Patentansprüche

   .) Stromübertragungssystem für trastj engeführte Fahrzeuge, insbesondere Schwebefahrzeuge hohei' Geschwindigkeit, aus mehreren an der Fahrbahn montierten Stromschienen mit zueinander parallelen und auf dieselbe Seite der Schienenanordnung weisenden Schleifflächen und aus einem mit dem Fahrzeug verbundenen und von der Schienenanordnung abhebbaren Kontaktträger mit auf den Stromschienen schleifenden Kontaktstücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifflächen der Stromschienen (3, k, 5) in mindestens zwei Ebenen liegen und der Kontaktträger C1O) in einer schienenparallelen Achse (14) verschwenkbar gelagert ist, die die Schwerelinie der Mittellinien der Schleifflächen darstellt»

   2ο Stromübertragungssystem nacfa Anspruch H₀ dadurch gekennseiclmeto daß di© Schvenkaclise (lh) gmgleicli die In Längsrichtung verlauf ende Scliwerachse des Komtakträgers (io) mit den Kontakt stücken (11_S 112, 13) in der Mormallage darstellt»

   Stsrosslilbertragungssystem mit drei Str©iascb.i©ii©n nach A21» spx*uc]fo. 1 oder 2_B dadurch gekemi&eiiclmet _% daß di© Mittel-

   - 12 -

   9817/0158

   linien der bchleifflächen in schienensenkrechten Ebenen Eckpunkte (A, B, C) eines gleichschenkligen Dreiecks bilden, dessen Basis (A C) in einer den beiden äußeren Schienen (3, 5) gemeinsamen Schleifflächeiiebene lie^t, wobei die Schwenkachse (1^) des Kontaktträgers (1O) durch den Schwerpunkt des Die i ecke verläuft.

   5 0 9 8 17/0150

   L e e r s e i f e