DE2432306A1 - Anordnung zum messen der anpresskraft eines stromabnehmers elektrischer bahnen an den fahrdraht - Google Patents

Anordnung zum messen der anpresskraft eines stromabnehmers elektrischer bahnen an den fahrdraht

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DE2432306A1
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pantograph
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pressure
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DE2432306A
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Burckhardt Dipl Ing Kluzowski
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Description

  • Anordnung zum Messen der Anpreßkraft eines Stromabnehmers elektrischer Bahnen an den Fahrdraht Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der Anpreßkraft eines Stromabhnehmers elektrischer Bahnen an den Fahrdraht.
  • Die Güte der Stromübertragung vom Fahrdraht auf die elektrische Lokomotive einer elektrischen Bahn ist abhängig von der Anpreßkraft, welche der Stromabnehmer auf den Fahrdraht ausübt. Bei einer kleinen Anpreßkraft treten häufig Abhebevorgänge auf, die zu Lichtbögen führen. Der Gleitvorgang führt zwar nur zu einem geringen Verschleiß am Stromabnehmer und am Fahrdraht, doch erhöht sich der Verschleiß durch die auftretenden Lichtbögen. Bei einer großen Anpreßkraft treten die Lichtbögen seltener auf, dafür ist jedoch der mechanische Verschleiß stärker, und der Fahrdraht wird unter Umständen unzulässig hoch angehoben.
  • Die Anpreßkraft ist aber nicht nur von der statischen Kornponente, nämlich von der Federspannung des Stromabnehmers abhängig, sondern auch von der aerodynamischen Komponente, welche durch die Fahrgeschwindigkeit bestimmt wird, da der Fahrwind einen Auf- oder Abtrieb am Stromabnehmer hervorruft. Schwingt der Stromabnehmer, so treten außerdem Trägheitskräfte auf.
  • Es ist bereits eine Einrichtung zur Messung des Druckes zwischen Fahrleitung und Stromabnehmer elektrischer Bahnen oder dergleichen bekannt, bei der entweder an der Berührungsstelle zwischen Fahrleitung und Stromabnehmer oder unter Zwischenschaltung von mehr oder weniger mit Masse behafteten Meßbügeln oder Hebeln Meßelemente, wie elektrische Widerstände, Kondensatoren, Drosselspulen oder Quarze eingefügt werden, die, in einen elektrischen Stromk-eis eingefügt, einen vom Druck zwischen Fahrleitung und Stromabnehmerbügel abhängigen Strom hindurchlassen (DT-PS 830 519). Diese Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß entweder die Fahrleitung stromlos sein muß, oder daß bei unter Hochspannung stehender Fahrleitung ein Isolierumspanner zwischengeschaltet werden muß.
  • Es ist auch bereits ein zweistufiger Scherenstromabnehmer für hohe Fahrgeschwindigkeiten bekannt, bei dem einer Hauptschere ein massearmer Miniaturstromabnehmer aufgesetzt ist, der als aktives, der Dynamik des Fahrdrahtes quasi trägheitslos folgendes Element konstanter Anpreßkraft ausgebildet ist, das auf der Hauptschere eine feste Abstützung findet (Patentanmeldung P 21 65 813.9). Ein solcher Scherenstromabnehmer ist zur Ausregelung der Schwingungen der Fahrleitung gedacht.
  • Die Aufgabe besteht daher darin, eine Anordnung zum Messen der Anpreßkraft eines Stromabnehmers elektrischer Bahnen an den Fahrdraht zu schaffen, welche die Ermittlung des optimalen Wertes der Anpreßkraft ermöglicht und die es gestattet, den jeweils augenblicklichen Wert der Anpreßkraft während des praktischen Fahrbetriebes ohne äußere Eingriffe und Umbauten am Stromabnehmer zu messen und zu registrieren.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß als Endstück an eine Fassung einer Kohleschleifleiste des Stromabnehmers ein Kraftaufnehmer mit einer Vorrichtung zur Befestigung am Wippenrahmen angebracht ist, das zwischen Federhalterungsblättern Federstahlplatten enthält, von denen mindestens eine Dehnungsmeßstreifen trägt, und daß zwischen den Federhalterungsblättern und den Federstahlplatten eine Platine mit einem integrierten Verstärker angeordnet ist, der Spannungsänderungen an den Dehnungsmeßstreifen einer Auswerteeinrichtung zuführt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Am Stromabnehmer einer elektrischen Lokomotive befindet sich eine Kohleschleifleiste 1 in einer Fassung 2, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist. Die Fassung ist über ein Endstück mit dem nicht dargestellten Wippenrahmen verbunden. Nach der Erfindung wird die Fassung 2 verkürzt und anstelle des Endstückes ein Kraftaufnehmer 3 angeordnet. Dieser wird, wie das Endstück, mit der Fassung durch Schrauben oder Nieten odgl. verbunden. Der Kraftaufnehmer besteht aus vorzugsweise zwei Federhalterungsblättern 4, zwischen welchen Federstahlplatten 5 angeordnet sind. Auf mindestens einer der Federstahlplatten 5 sind Meßstreifen 6 befestigt. An einem Federhalterungsblatt 4 ist eine Rahmenbefestigung 7 vorgesehen.
  • Zwischen den beiden Federstahlplatten 5 ist Raum für eine Platine 8, zu welcher die Zuleitungen von den Dehnungsmeßstreifen geführt sind, und auf welcher ein integrierter Verstärker angeordnet ist. Von diesem werden die Spannungsanderungen, die bei der Verformung der Dehnungsmeßstreifen entstehen, verstärkt und einer Auswerteeinrichtung zugeführt.
  • Die Auswerteeinrichtung ist in Fig. 2 näher dargestellt.
  • Sie besteht aus zwei Teilen, von welchen der eine auf Hochspannungspotential undder andere auf Erdpotential liegt. Der Teil auf der Hochspannungsseite besteht aus Dehnungsmeßstreifenbrücken 9, nachgeschalteten Verstärkern 10, einem Summierer 11, einem Spannungsfrequenzwandler 12, die von einer Batterie 13 beaufschlagt werden und einem optischen Sender 14. Vorzugsweise sind vier Dehnungsmeßstreifenbrücken mit nachgeschalteten integrierten Verstärkern vorgesehen, von denen je zwei sich an beiden Seiten des Stromabnehmers befinden. Der Summierer 11 wird nur dann verwandt, wenn die Dehnungsmeßstreifenbrücken zusammengefaßt werden sollen. Es ist jedoch auch denkbar, daß nur jeweils ein Paar Dehnungsmeßstreifenbrücken zusammengefaßt werden soll, oder daß alle für sich wirken sollen.
  • Der Teil der Auswerteeinrichtung, der auf Erdpotential liegt, besteht aus einem optischen Empfänger 15, einem Verstärker 16, einem Schmitt-Trigger 17, einem Frequenzspannungswandler 18 und einem Registriergerät 19.
  • Die Federstahlplatten 5 haben nur einen Freiheitsgrad, d. h. sie verbiegen sich nur bei Bewegungen senkrecht zur Federoberfläche. Ihre Durchbiegung ist proportional zur wirkenden Kraft. Kräfte in Längs- oder tuerrichtung der Pederstahlplatten treten zwar auf, bewirken jedoch fast keine Durchbiegung. Die Messung wird daher durch die Kräfte in Längs- oder Querrichtung so gut wie gar nicht beeinflußt.
  • Die Durchbiegung wird mit den Dehnungsmeßstreifen 6 in Brückenschaltung 9 gemessen. Dabei verändert sich der Widerstand der Dehnungsmeßstreifen, und die Brückendiagonale führt eine Spannung, die ein Maß für die einwirkende Kraft ist. Da die Signalspannung sehr klein ist, werden Verstärker 10 in den Kraftaufnehmer integriert, wodurch eine gute Störsicherung bei der Signalweiterleitung erreicht wird.
  • Die Trennung zwischen dem Hochspannungspotential und dem Erdpotential wird durch den optischen Sender 14 und den optischen Empfänger 15 erreicht.
  • Die Auswerteeinrichtung befindet sich in einem Gehäuse am Fußpunkt des Stromabnehmers. Es enthält außerdem die Batterien zur Stromversorgung und Spannungsstabilisierung. Die analogen Meßwertsignale werden gegebenenfalls summiert und in eine proportionale Frequenz umgewandelt. Als optischer Sender wird vorzugsweise eine lichtemittierende Diode verwendet, welche infrarote Lichtblitze mit dieser Frequenz aussendet. Die Lichtblitze können durch einen Plexiglasstab auf eine Fotodiode, die als optischer Empfänger dient, übertragen werden, die eine Pulsfolge bestimmter Frequenz abgibt.
  • Diese wird wiederum in eine Spannung umgewandelt, so daß wiederum das ursprüngliche Meßsignal zur Verfügung steht, das von einem Registriergerät, aber auch einem Lichtpunktoszillographen registriert werden kann.
  • Die Anordnung nach der Erfindung hat den Vorteil, daß die Messung der Anpreßkraft während des Betriebes unter Hochspannung und Fahrstrom erfolgen kann. Störeinflüsse durch andere Kräfte bzw. Wind, werden nicht wirksam. Auch gegenüber elektromagnetischen Störungen ist die Anordnung weitestgehend unempfindlich und ihr Meßfehler sehr klein.
  • 5 Seiten Beschreibung 3 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen mit 2 Fig. ~

Claims (3)

  1. Patentansprüche: C Anordnung zum Messen der Anpreßkraft eines Stromabnehmers elektrischer Bahnen an den Fahrdraht, dadurch gekennzeichnet, daß als Endstück an eine Fassung einer Kohleschleifleiste des Stromabnehmers ein Kraftaufnehmer mit einer Vorrichtung zur Befestigung am Wippenrahmen angebracht ist, das zwischen Federhalterungsblättern Federstahlplatten enthält, von denen mindestens eine Dehnungsmeßstreifen trägt, und daß zwischen den Federhalterungsblättern und den Federstahlplatten eine Platine mit einem integrierten Verstärker angeordnet ist, der Spannungsänderungen an den Dehnungsmeßstreifen einer Auswerteeinrichtung zuführt.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung hochspannungsseitig aus Dehnungsmeßstreifenbrücken mit nachgeschalteten integrierten Verstärkern und mindestens einem Spannungsfrequenzwandler besteht, welche einen optischen Sender beaufschlagen, und daß niederspannungsseitig ein optischer Empfänger mit nachgeschaltetem Verstärker, einem Schmitt-Trigger, einem Frequenzspannungswandler und einem Registriergerät angeordnet sind.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifenbrücken mit nachgeschalteten Verstärkern wahlweise jede für sich oder paarweise bzw.
    in beliebiger Zahl über einen Summierer zusammengefaßt an den optischen Sender geschaltet sind.
    L e e r s e i t e
DE2432306A 1974-07-03 1974-07-03 Anordnung zum messen der anpresskraft eines stromabnehmers elektrischer bahnen an den fahrdraht Pending DE2432306A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0276748A1 (de) * 1987-01-27 1988-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Österreich Regeleinrichtung vorzugsweise mit Rechnerunterstützung
CN107117037A (zh) * 2017-05-24 2017-09-01 西南交通大学 弓网接触力杆式压力传感器及其测量弓网接触力的方法

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CN107117037A (zh) * 2017-05-24 2017-09-01 西南交通大学 弓网接触力杆式压力传感器及其测量弓网接触力的方法
CN107117037B (zh) * 2017-05-24 2023-04-11 西南交通大学 弓网接触力杆式压力传感器及其测量弓网接触力的方法

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