DE2352102C3

DE2352102C3 - Power transmission system for line-guided vehicles, especially high-speed levitation vehicles

Info

Publication number: DE2352102C3
Application number: DE19732352102
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl-Ing 8000 München Schwärzler Peter Dipl Ing 8080 Furstenfeldbruck Zurek Rudolf Dipl-Ing Dr rer nat 8000 München Molzer Peter Dipl-Ing 8061 Heberts hausen Winkle
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Filing date: 1973-10-17
Publication date: 1977-07-21

Description

Die Er.indung bezieht sich auf ein Stromübertragungssystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 nähei bezeichneten Art.The invention relates to a power transmission system in the preamble of claim 1 designated Art.

Ein oerartiges Stromübertragungssystem ist aus der DT-OS V 35 255 bekannt.Such a power transmission system is known from DT-OS V 35 255.

Trassengeführte HoLCgeschwindigkeits-Schwebefahrzeuge. die magnei.xh oder durch Luftkissen getragen und geführt werden, werden über Stromschienen, die entlang der Fahrbahn verlegt sind, und Stromabnehmer, die vom Fahrzeug mitgenommen werden und mit Kontaktstücken auf den Stromschienen schleifen, mit elektrischer Energie versorgt. Diese dient neben der Versorgung des Bordnetzes insbesondere der Aufrechterhaltung des Schwebezustandes und zum Antrieb des Fahrzeugs, für den in der Regel lineare Induktionsmotoren vorgesehen sind. Da der Fahrzeugbetrieb mit hohen und höchsten Fahrzeuggeschwindigkeiten beträchtliche Antriebsleistungen erfordert, sind die pro Stromschiene zu übertragenden Ströme auch bei höheren Spannungen außerordentlich groß, so daß die Schleiffläche des Stromabnehmers je Schiene groß gegenüber bekannten Stromabnehmern sein muß. Zweckmäßigerweise wird diese Fläche auf eine Mehrzahl von Kontaktstücken in reihenweiser Anordnung aufgeteilt.Line-guided HoLC speed suspension vehicles. which magnei.xh or are carried and guided by air cushions are carried over busbars, that are laid along the roadway, and pantographs that are taken away from the vehicle and slide with contact pieces on the busbars, supplied with electrical energy. This serves in addition to supplying the on-board network, in particular maintaining the limbo and for Propulsion of the vehicle, for which linear induction motors are usually provided. Since the vehicle operation requires considerable drive powers at high and extremely high vehicle speeds the currents to be transmitted per busbar are extremely large, even at higher voltages, so that the The grinding surface of the pantograph per rail must be large compared to known pantographs. This area is expediently applied to a plurality of contact pieces arranged in rows divided up.

Bei der üblichen Anordnung der Schleifflächen der Stromschienen in pinpr Fhene und im Fahrzeug fio gelagerten Stromabnehmer (DT-OS 21 35 255) üben die im Fahrbetrieb zwischen den Kontaktstücken und den Schienen auftretenden Reibungskräfte Drehmomente auf den Stromabnehmer aus, die diesen zu verkanten suchen, was zu einer ung'eichrr.aLligL' ι Aufteilung ier f Anpreßkreft auf die einzelnen Kontaktstück., in Fahrtrichtung, vorn uru! hinten fuh rdem tli·¹ in Fahrtrichtung vorderen Koni;ik<siui_i ■ -^r'ici gigen die Schienen gedrückt werden als die hinteren. Dies führt in unüberschaubarer Weise zu ungleichmäßiger Stromverteilung Kontaktstückabnutzung und Kontaktgüte. With the usual arrangement of the sliding surfaces of the busbars in pinpr Fhene and pantographs stored in the vehicle (DT-OS 21 35 255), the frictional forces occurring between the contact pieces and the rails during driving exert torques on the pantographs that try to tilt them, which to an uneichrr.aLligL 'ι division ier f contact pressure on the individual contact pieces., in the direction of travel, in front uru! at the rear tli · ¹ in the direction of travel the front Koni; ik <siui_i ■ - ^ r'ici gigen the rails are pressed than the rear ones. This leads in an unmanageable way to uneven current distribution, contact piece wear and contact quality.

In dieser Hinsicht günstiger ist das bekannte StromübertragungEsystem nac!. DT-OS 19 05 587, bei dem die Stromschienen auf einen Kreis um die zu den Stromschienen parallele Mittellinie bzw. Symmetrielinie in gleichmäßiger Verteilung auf der Innenfläche eines rinnenförmigen Isolierkörpers befestigt sind und der Stromabnehmer innerhalb dieses Isolierkörpers über einen den Längsschlitz des Isolierkörpers durchgreifenden Schleppbügel von dem Fahrzeug mitgeschleopt wird. Die über den gesamten Umfang des Kontaktträgers wirkende Kontaktkraft zwischen den Kontaktstükken und den Stromschienen gewahrleistet eine sichere Führung und Zentrierung des Stromabnehmers. Von einem Stromübertragungssystem für Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge wird indessen auch eine gute Weichengängigkeu gefordert, die eine Weichenfahrt ohne Reduzierung Uc-- hohen Fahrgeschwindigkeit erlaubt. Bei dem bekannten Siromübertragungssystem würde aber im Falle von Weichen mit unbeweglichen, abschnittsweisen Fahrbahnteilen das Einfädeln des Stromabnehmers in den an jede- Fahrbahnteil angebrachten rinnenförmigen Isolierkörper be> hoher Geschwindigkeit unlösbare Schwierigkeiten bereiten.The well-known power transmission system nac! Is cheaper in this regard. DT-OS 19 05 587, at which the busbars on a circle around the center line parallel to the busbars or the line of symmetry are attached in a uniform distribution on the inner surface of a channel-shaped insulating body and the Current collector within this insulating body over a longitudinal slot of the insulating body reaching through Towbar is dragged along by the vehicle. The over the entire circumference of the contact carrier Acting contact force between the contact pieces and the busbars ensures a safe Guiding and centering of the pantograph. From a power transmission system for high-speed vehicles However, a good turnout mechanism is also required, and a turnout run without Reduction Uc-- high driving speed allowed. With the known Sirom transmission system, however, in the case of switches with immovable, in sections of the lane, threading the pantograph into the each-lane part attached channel-shaped insulating body> higher Speed cause insoluble difficulties.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, ein Stromübertragungssystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das bei vergleichbaren Führungseigenschaften des Stromabnehmers und dam'.: vergleichmäßigter Stromverteilung. Kontaktabnutzung und Kon taktgüte ein Anlegen und Abheben des Stromabnehmers von einer Seite her an die Stromschienen gestattet.The object of the invention is accordingly to provide a power transmission system of the type mentioned at the beginning Art to create that with comparable management properties of the pantograph and dam '.: more uniform Power distribution. Contact wear and contact quality an application and removal of the pantograph permitted from one side of the busbars.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1 solved.

Das erfindungsgemäße Stromübertragungssystem vermeide ι jede irgendwie gerichtete Verkantnoigur.g des Stromabnehmers infolge der Reibungskräfte, ohne daß die Möglichkeit des einfachen Abhebens und Aufsetzens des Stromabnehmers von einer Seite her beeinträchtigt ist oder besondere Maßnahmen hierfür ergriffen werden müßten. Dies rührt daher, daß die von den einzelnen Schleif!f*^:sten infolge der Reibung hervorgerufenen Drehmomente sich gerade aufheben. Weiterhin wird durch das Gewicht und die Massenträgheit des Stromabnehmers selbst keine Ungleichmäßig keit der Aufteilung der Anpreßkraft auf die einzeli °n Kontaktstücke vciursächt.The current transmission system according to the invention avoids any directional tilting of the pantograph as a result of the frictional forces, without the possibility of simply lifting and placing the pantograph from one side being impaired or special measures have to be taken for this. This is because that the f of the individual grinding ^*: most due to the friction just cancel induced torque. Furthermore, the weight and inertia of the current collector itself do not cause any unevenness in the distribution of the contact force on the individual contact pieces.

Die in dem Anspruch 2 gekennzeichnete Anordnung der Stromschienen ist allen anderen denkbaren Anordnungen aus drei Stromschienen vorzuziehen, da sie einerseits den kleinsten Platzbedarf hat und andererseits einer Leiteranordnung von der Form eines gleichseitigen Dreiecks am nächsten kommt und dadurch geringere Abweichungen von einem gleichmäßigen Indukiivitätsbelag Jerdrei Phasen begründet.The arrangement of the busbars characterized in claim 2 is all other conceivable Arrangements made up of three busbars are preferable because they take up the least amount of space on the one hand and on the other hand comes closest to a conductor arrangement of the shape of an equilateral triangle and this gives rise to lower deviations from a uniform inductivity coating in three phases.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the drawings. It shows

Fig.! ein erfindungsgemäßes Stromübertragungssystem zur Übertragung von Drehs·rom in perspektivischer schematischer Darstellung,Fig.! a power transmission system according to the invention for the transmission of rotary power in perspective schematic representation,

F i g. 2 die Anordnung der Stromschienen in Schnittdarstellung undF i g. 2 the arrangement of the busbars in sectional view and

Fig 1 eine r-orspfi.nvist.hc schi ·' 'tische Dan-'i-'limj' ci<^vs Stromab". ;imers sowie k-r au ■■ m-m ;misj· ^ί Kräfte und I )ri--irri<im"n>t?Fig 1 a r-orspfi.nvist.hc Shi · '' tische Dan-'i-'limj 'ci < ^v s Stromab ".; Imers as well as kr au ■■ mm; misj · ^ ί forces and I) ri-- irri <im "n> t?

Entlang der Fahrbahn 1 des in der Zeichnung nicht näher dargestellten Schwebefahrzeuges 2 sind drei Stromschienen 3, 4, 5 eines Drehstromsystems zur Stromversorgung des Sdy-vebefahrzeugs 2 parallel zueinander auf Stützisolatoren 6,7,8 montiert (Fig. 1) s Die Schleifflächen der Stromschienen 3, 4, 5 liegen gestaffelt in zueinander parallelen vertikalen Ebenen, wobei die Ebene der Schleiffläche der Stromschiene 4 gegenüber der gemeinsamen Ebene der Schleifflächen der Stromschienen 3 und 5 zur Fahrbahn 1 hin versetztAlong the roadway 1 of the floating vehicle 2, not shown in detail in the drawing, there are three Busbars 3, 4, 5 of a three-phase system for supplying power to the SDY-vebefahrzeugs 2 in parallel Mounted to each other on post insulators 6,7,8 (Fig. 1) s The sliding surfaces of the busbars 3, 4, 5 are staggered in parallel vertical planes, the plane of the grinding surface of the busbar 4 opposite the common plane of the grinding surfaces the busbars 3 and 5 are offset towards the track 1

Die am Schwebefahrzeug 2 angebrachte und mit dem Schienensystem im Eingriff befindliche Stromabnahmevorrichtung 9 besteht aus einem verwindungssteifen Kontakuräger 10 von einer aerodynamisch möglichst günstigen Gestalt (nur schematisch dargestellt), in dem drei Reihen Kontaktstücke 11, !2, 13 über Federn und Dämpfer (nicht dargestellt) eingeset/i sind. Die Kontaktstücke jeder Reihe schleifen jeweils auf einer der Stromschienen 3,4,5.The current collection device attached to the suspension vehicle 2 and engaged with the rail system 9 consists of a torsion-resistant contour carrier 10 of an aerodynamically as possible favorable shape (only shown schematically), in which three rows of contact pieces 11,! 2, 13 over springs and Damper (not shown) inserted / i are. The contact pieces in each row slide on each other the busbars 3,4,5.

Der Kontaktträger IG is', un. „'ine Achse 14 verschwenkbar gelagert, die zur Richtung der Stromschienen 3,4,5 parallel verläuft. Die Lagerung erfolgt in einer als zwei gleiche, dr- -jrmige Hebel ausgebildete Gelenkhebeleinncht ■ g 15, 16. die mit ihren nach oben weisenden Armen jewv.is am Schwebefahrzeug 2 in Punkten 17, 18 verschwenkbar angelegt i^rt, wobei die Punkte 17. 18 ebenfalls auf einer schienenparallelen Achse 19 liegen.The contact carrier IG is', un. "'Ine axis 14 pivotably mounted, which runs parallel to the direction of the busbars 3, 4, 5. They are stored in a same than two, DR -jrmige lever formed Gelenkhebeleinncht ■ g 15, 16 with their upwardly facing arms jewv.is at the levitation vehicle 2 in points 17, 18 applied pivotable ^r i t, where the points 17 18 also lie on an axis 19 parallel to the rails.

Die Achse 14 und die Achse 19 liegen ii, der Normallage des Kontaktträgers 10 etwa übereinander, so daß nur die vertikalen Komponenten der Schwebefahrzeugbewegungen (Höhen-. Roil-, Gier- und Nickbewegungen) über die Gelenkhebeleinrichtung 15, 16 auf den Kontaktträger 10 und die Kontaktstücke 11 12, 13 übertragen werden. Dies ist möglich, weil die Schleifflächen der Stromschienen 3, 4, 5 so breit sind, daß ein Abgleiten der Kontaktstücke 11, 12, 13 von den Stromschienen 3, 4, 5 bei allen vorkommenden Vertikalbewegungen des Schwebefahrzeugs 2 sicher ausgeschlossen ist.The axis 14 and the axis 19 lie ii, the normal position of the contact carrier 10 approximately one above the other, so that only the vertical components of the hovercraft movements (height, roll, yaw and pitch movements) Via the articulated lever device 15, 16 onto the contact carrier 10 and the contact pieces 11, 12, 13 be transmitted. This is possible because of the grinding surfaces the busbars 3, 4, 5 are so wide that sliding of the contact pieces 11, 12, 13 from the Busbars 3, 4, 5 safe for all occurring vertical movements of the levitation vehicle 2 is excluded.

Die «m Schwebefahrzeug 2 auf den Kontaktträger 10 ausgeübten Mitnahmekräfte in Fahrtrichtung ν. erden in den Lagerpunkten in der Achse 14 in den Kontaktträger 10 eingeleitet.The "m hover vehicle 2 on the contact carrier 10 drag forces exerted in the direction of travel ν. earth in the bearing points in the axis 14 in the Contact carrier 10 initiated.

Am Ende der Gelenkhebeleinrichtung 15,16 ist ind>.n Punkt 25, 26 eine Druckfeder 20, 21 angelenki. die am Schwebefahrzeug 2 gelenkig abgestützt ist, wobei diese Fahrzei'ganlenkpunkte 22. 23 in einer schienenparallelen Achse 24 liegen. Es können Schraubenfedern oder auch andere Federausführ 'ngen zur Anwendung kommen.At the end of the articulated lever device 15, 16 is ind> .n Point 25, 26 a compression spring 20, 21 articulated. the on Suspended vehicle 2 is supported in an articulated manner, these vehicle articulation points 22, 23 in a rail parallel Axis 24 lie. Helical springs or other spring designs can be used come.

Den Druckfedern 20, 21 kommt einerseits die Aufgabe zu. den Kontaktträger 10 mit den federnd eingesetzten Kon'.aktstücken 11, 12, 13 gegen das Stromschienensystem zu pressen, andererseits müssen sie horizontale Fahrzeugbewegungen so aufnehmen, daß eine Veränderung der Anpießkraft des Kontaktträgers 10 auf die Stromschienen 3, 4, 5 bei diesen Bewegungskomponemen möglichst umct'uiciui. Die 6u von den vorgesehenen Druckfedern 20, 21 ausgeübte Anpreßkraft bleibt deshalb praktisch konstant, weil eine Veränderung der Länge und damit der Kraft der zwischen den Schienen 3 und 4 bzw. 5 einander gleich groß ist, so daß die Mittellinien der Schleifflächen der Kontaktstücke U, 12, 13 in der Zeichnungsebene Eckpunkte A, B, C eines gleichschenkligen Dreiecks mit der Basis ACoüden. Die Lage der Achse 14, um die der Kontaktträger 10 schwenkbar ist und in der die Mitnahmekräfte und die Anpreßkräfte in den Kontaktträger 10 eingeleitet werden, ist so gewählt, da3 sie mit der durch den Schwerpunkt des gleichschenkligen Dreiecks ABC verlaufenden Schwerelinie der Mittellinien der drei Schleifflächen zusammenfällt. Bei einem Abstand a der beiden Ebenen der Schleifflächen beträgt der Abstand der Schwenkachse 14 zur Schleiffläche derThe compression springs 20, 21 have the task on the one hand. to press the contact carrier 10 with the resiliently inserted Kon'.aktteile 11, 12, 13 against the busbar system, on the other hand they have to absorb horizontal vehicle movements so that a change in the pinching force of the contact carrier 10 on the busbars 3, 4, 5 with these movement components as possible umct'uiciui. The contact pressure exerted by the provided compression springs 20, 21 remains practically constant because a change in the length and thus the force between the rails 3 and 4 or 5 is equal to each other, so that the center lines of the sliding surfaces of the contact pieces U, 12, 13 corner points A, B, C of an isosceles triangle with the base ACoüden in the plane of the drawing. The position of the axis 14, about which the contact carrier 10 can be pivoted and in which the entrainment forces and the pressing forces are introduced into the contact carrier 10, is chosen so that it coincides with the center line of the center lines of the three grinding surfaces running through the center of gravity of the isosceles triangle ABC coincides. At a distance a between the two planes of the grinding surfaces, the distance between the pivot axis 14 and the grinding surface is

mittleren Schiene 4 somit .. '^d und zur Ebene der Schleifflächen der Schienen 3 und 5 somit -, a. middle rail 4 thus .. ' ^d and to the plane of the grinding surfaces of the rails 3 and 5 thus -, a.

Durch die Einleitung der Anpreßkraft in der Schwerelinie läßt sich deren gleichmäßige Aufteilung auf die federnd gelagerten Kontaktstücke und damit die drei Stromschienen 3, 4 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 schienenparallele Reihubgskräfte, deren Resultierende wegen der Gleichheit dieser Kräfte bekanntlich in der Schwr .linie liegt, in der der Kontaktträger 10 gelagert ist. D?nn ergibt aber auch die Summe aller auf die Halterung des Kontaktträgers 10 ausgeübten Drehmomente der Reibungskräfte Null, so daß Ungleichmäßigkeiten in der Verteilung der Anpreßkraft auf die Kontaktstücke innerhalb der einzelnen Kontaktstückreihen und daraus lulgend Verkantungen sicher vermieden werden.By introducing the contact force in the center of gravity, it can be evenly distributed on the spring-loaded contact pieces and thus the three busbars 3, 4 and 5, so that the three Frictional forces exerted by the busbars on the contact carrier 10 are also equal to one another are great. In the center lines of the three grinding surfaces there are three linear stroke forces that are parallel to the rails, the resultant of which, because of the equality of these forces, is known to lie in the gravitational line in which the Contact carrier 10 is mounted. However, thin also results in the sum of all on the holder of the contact carrier 10 exerted torques of frictional forces zero, so that irregularities in the distribution of the Contact pressure on the contact pieces within the individual contact piece rows and lying therefrom Canting can be safely avoided.

In Fig. 3 sind die am Kontaktträger 10 wirkenden Reibungskräfte Fr u Fr₂ und f/n als Vaktoren im Falle der Bewegung in Richtung ν dargestellt, wobei die zulässige Voraussetzung gilt, daß die Anpreßkraft Fo gleichmäßig auf alle drei Schienen verteilt ist, jede Schiene als mit F₀/3 belastet ist. Es wird ersichtlich, daß die von den Kräften Fri und Fm ausgeübten Drehmomente um eine die Schwerelinie und Achse 14 kreuzende vertikale Achse gleich groß und gleich gerichtet sind undIn Fig. 3, the frictional forces Fr u Fr ₂ and f / n acting on the contact carrier 10 are shown as actuators in the case of movement in the direction ν , the permissible prerequisite that the contact force Fo is evenly distributed over all three rails, each rail is as / burdened with F _0. 3 It can be seen that the torques exerted by the forces Fri and Fm about a vertical axis crossing the center of gravity and axis 14 are of the same magnitude and direction, and

DrehmomentTorque

M\ — Drehmoment M \ - torque

Fr\ a/3= Fr s a/3 Fr \ a / 3 = Fr s a / 3

betragen. Demgegenüber übt Jie Kraft I entgegengesetzt gerichtetes Drehmoment auf den Kontaktträger 10 von der Größebe. In contrast, the force I exerts oppositely directed torque on the contact carrier 10 of the size

M₁ = F_R2 j α M ₁ = F _R2 j α

aus. so dali iie Momentensumme Null ist.out. so that the moment sum is zero.

Damit die durch die Einleitung der Gesamtanpreßkraft in der Schwerelinie erzielbare Gleichmäßigkeit der Kraftverteüung auf die drei Stromschienen durch das Eigengewicht urn! d'o Ma«;spnträeheitskräfte des Kontaktträgers 10 und der Konuktstücke 11, 12, lJ nicht in Frage gestellt wird, erfolgt die Ausbildung des Kontal· .trägers 10 in der Weise, daß in der Normalstellung der Kontak'stücke 11, 12, 13 auch dessen . ι Ir, ι.!!;,·· . ■ ·■ '·! /ι · ' l.il·Thus the evenness that can be achieved through the introduction of the total contact pressure in the center of gravity the distribution of force on the three busbars due to their own weight! d'o Ma «; forces of inertia of the Contact carrier 10 and the Konuktstücke 11, 12, lJ is not called into question, the construction of the contact carrier 10 takes place in such a way that in the normal position the contact pieces 11, 12, 13 also its . ι Ir, ι. !!;, ··. ■ · ■ '·! / ι · 'l.il ·

i4 in·..·, · ■ 'κ·i4 in · .. ·, · ■ 'κ ·

höchste Grad an Gleichmäßigkeit der Aufteilung der Anpreßkraft auf die einzelnen Kontaktstücke 11,12 und 13 erzielt, der dem Übertragungssystem seine hervorragende Eignung zum Einsatz zur Stromversorgung von Hochgeschwindigkeits-Schwebefahrzeugengibt.highest degree of evenness of division of the Contact pressure on the individual contact pieces 11, 12 and 13 achieved, which makes the transmission system extremely suitable for use as a power supply for High-speed levitation vehicles.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Power transmission system for line-guided vehicles, in particular high-speed suspension vehicles, with busbars mounted along a roadway, the sliding surfaces of which are arranged parallel to one another and point to the same side of the rail arrangement, and with a contact carrier which is freely pivotable on an articulated lever device about an axis parallel to the rail , the articulated lever device in turn, under spring action, being attached to the vehicle so as to be pivotable about an axis parallel to the rail, characterized in that the center lines of the grinding surfaces of the busbars (3, 4, 5) in planes perpendicular to the rails are corner points (A._B. C) of a Form a triangle, one side (AC) of which lies in one of the two outer busbars (3, 5) common grinding surface ^ - - ^ plane and that the axis (14) in which the contact carrier (10) on the joint fog device (15,16) is stored, represents the line of gravity of the contact carrier (10).

2. Power transmission system according to claim 1, characterized in that the corner points (A. B ₁ Q form an isosceles triangle with the base (AC) .