DE2603199A1

DE2603199A1 - Magnetisches abschirmsystem fuer elektrofahrzeuge

Info

Publication number: DE2603199A1
Application number: DE19762603199
Authority: DE
Inventors: Kosuke Ishikawa; Korefumi Tashiro
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1976-01-28
Publication date: 1976-08-05
Also published as: US4041324A; FR2299175B1; FR2299175A1; SE7600997L

Description

PATENTANWÄLTE

SCHIFF ν. FÜNER SYREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS

MÜNCHEN 9O, MARIAMILFPLATZ 2*3 2603199

POSTADRESSE: D-8 MÜNCHEN 95, POSTFACH 95 O1 6O

* · DIPL. CHEM. DR. OTMAR DITTMANN (t1975)

KARL LUDWia SCHIFF

" DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DIPL. ING. PETER SlHSHL ,

DIPL. CHEM. DR. URSUl.A SCHÜBEL-HOPF ¹ · ' · ' DIPL. INa. DIETER EE3BINCHAUS

TELEFON (OSQ) 48 2OB* TELEX 5-23 5OS AURO D TELEaRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

Hitachi Ltd. DA-11983 DE/A

28. Januar 1976

Magnetisches Abschirmsystem für Elektrofahrzeuge

Prioritäten: 31. Januar 1975, Japan, Nr. 13 695/75

31. Juli 1975, Japan, Nr. 93 900/75

31. Juli 1975, Japan, ITr. 93 904/75

31. Juli 1975, Japan, Nr. 93 908/75

Die Erfindung "bezieht sich auf ein magnetisches Abschirmsystem für Elektrofahrzeuge, insbesondere auf ein magnetisches Abschirmsystem für Elektrofahrzeuge, durch das verhindert wird, daß längs der Geleise angeordnete Signaleinrichtungen fehlerhaft durch Magnetflüsse betätigt werden, die vom Elektrofahrzeug erzeugt werden und zum Gleis verlaufen.

Auf Elektrofahrzeuge*! sind eine Vielzahl von elektrischen Einrichtungen unterschiedlicher Art befestigt. Hierzu gehören z. B. ein Gleichstrommotor zum Antrieb des Fahrzeugs, ein Thyristorzerhacker zur Steuerung des Gleichstrommotors und ein Thyristor-Wechselrichter oder ein kommutatorloser Motor-Generator als Hilfsspannungsquelle. Wechselstrom-Blektrofahrzeuge sind mit einem Wechselstrommotor zum

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Antrieb des Fahrzeugs und einer Phasensteuereinrichtung zur Steuerung des Wechselstrommotors ausgerüstet. Diese elektrischen Einrichtungen sind durch eine Vielzahl elektrischer Leiter zur Bildung einer elektrischen Schaltung miteinander verbunden.

Elektrofahrzeuge laufen längs eines vorbestimmten Gleises, längs dessen Signaleinrichtungen zur Übertragung und zum Empfang von Informationen vom Fahrzeug vorgesehen sind. Diese Signaleinrichtungen enthalten z. B. einen übertrager zur Übertragung bestimmter Signa3e zu den Schienen des Gleises und einen in einem Abstand zum Übertrager längs des Gleises angeordneten Empfänger, der die zu den Schienen übertragenen Signale empfängt. Wenn ein Fahrzeug in einen Gleisabschnitt zwischen dem Übertrager und dem Empfänger einfährt, werden die Schienen durch'die Räder des Fahrzeugs kurzgeschlossen. Hierdurch werden die bisher vom Empfänger empfangenen Signale unterbrochen, was die Gegenwart des Fahrzeugs in dem bestimmten Gleisabschnitt anzeigt.

Wenn ein Strom durch die auf dem Fahrzeug montierten elektrischen Einrichtungen fließt, erzeugen die Leitungen und elektrischen Einrichtungen Magnetflüsse. Haben diese eine direkte Auswirkung auf die Signaleinrichtungen, insbesondere auf den Empfänger, so besteht die Gefahr eines Fehlers, weil fälschlich angenommen wird, daß sich kein Fahrzeug zwischen Übertrager und Empfänger befindet, obwohl die Schienen durch die Fahrzeugräder des in den Gleisabschnitt zwischen Übertrager bzw. Sender und Empfänger eingelaufenen Fahrzeugs kurzgeschlossen sind.

Diese Art der Gefahr ist nicht auf den Fall beschränkt, daß die Schienen als Signalübertragungsbahn wirken. Eine Signaleinrichtung mit einer Signalleitung längs des Gleises, an der der Stromabnehmer des Fahrzeugs schleift, um die gleiche Beziehung wie die zwischen den Schienen und den Rädern im vorherigen Fall zu erreichen, ist der gleichen Gefahr ausgesetzt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Abechirmsystem für Elektrofahrzeuge zu schaffen, durch das die Auswirkungen der vom Elektrofahrzeug erzeugten Magnetflüsse auf die längs des Gleises angeordneten Signaleinrichtungen vermieden werden.

Bei dem erfindungsgemäßen magnetischen Abschirmsystem für Elektrofahrzeuge mit einem Fahrzeugkörper und mehreren elektrischen Einrichtungen, die entsprechend ihren Funktionen getrennt voneinander an dem Fahrgestell des Fahrzeugs befestigt sind, sind die elektrischen Einrichtungen untereinander mittels Drähten elektrisch verbunden, wobei nebeneinander liegende Drähte im wesentlichen den gleichen, in entgegengesetzten Richtungen fließenden Strom führen.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild des HauptStromkreises eines Gleichstromfahrzeugs;

Fig. 2 das Schaltbild eines herkömmlichen Beispiels des auf einem Fahrzeug befestigten Hauptschaltkreises der Fig. 1;

Fig. 3 ein Beispiel einer Signaleinrichtung; Fig. 4 schematisch ein Beispiel eines Abnehmers, der einen Empfänger zum Messen der Auswirkung der Magnetflüsse

auf den Empfänger der Signaleinrichtung darstellt; Fig. 5 im Diagramm die Meßergebnisse, der Auswirkung des herkömmlichen Fahrzeugs auf den Empfänger;

Fig. 6 Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen magnebis 7c tischen Abschirmsystems für Elektrofahrzeuge;

Fig. 8 ein Diagramm mit der Darstellung des Wirkungsprinzips zur Erläuterung der Auswirkung der Ausführungsbeispiele;

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?ig.	1	O,
12,	16	, 17
18,	19	, 22
24,	26	, 28
und	29
Fig.	1	1,
14,	21	, 23
25,	27	, 30
Fig.	1	3a
und	1	3b

Fig. 9 im Diagramm die Meßergebnisse der Auswirkung auf den Empfänger beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6; schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen . magnetischen Abschirmsystems für Elektrofahrzeuge;

Diagramme mit der Darstellung der Auswirkung auf den Empfänger bei den einzelnen, oben erwähnten Ausführungsbeispielen; schematische Darstellungen zur Erläuterung der Beziehungen zwischen einer Drossel und einer Schleifenwindung;

Fig. 15 ein weiteres Beispiel des Aufnehmers der Signaleinrichtung;

Fig. 20 ein Diagramm und eine schematische Darstellung zur Erläuterung des durch eine Abschirmplatte erzielten magnetischen Abschirmeffekts; und

Fig. 31 in schematischer, perspektivischer Darstellung ein Beispiel der als geschlossene Windung wirkenden Abschirmplatte.

Die Erfindung kann auf beliebige Elektrofahrzeuge angewendet werden, bei denen mehrere elektrische Einrichtungen der einen oder anderen Art befestigt sind. Als Beispiel sei auf ein G-leichstromfahrzeug bezuggenommen. Fig. 1 zeigt das Schaltbild des Hauptstromkreises eines G-leichstromfahrzeugs.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Fahrdraht 1, einen Stromabnehmer 2, eine Filterdrossel 3, einen Filterkondensator 4, einen Haupt-Motor 5, eine G-lättungsdrossel 6, eine Freilauf diode 7 und einen Zerhacker 8. Der Zerhacker 8 enthält einen Hauptthyristor 9, einen Hilfsthyristor 1o, einen Schaltkondensator 11 und-eine Schaltoder Kommutierungsdrossel 12. Die Masse bzw. die Schienen sind mit 13 bezeichnet. Die Arbeitsweise dieses Hauptstromkreises steht in keiner direkten Beziehung zur Erfindung und wird daher nicht näher erläutert.

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Durch den Hauptthyristor 9, die Schaltdrossel 12, den Schaltkondensator 11 und den Hilfsthyristor 10 fließt während der Kommutierung des Zerhackers 8 im HauptStromkreis ein Strom. Dieser Kommutierungsstrom hat eine Periode von etwa. 1 50 /us. Er" hat eine

• I ■ - · /

s.ehr steile Planke und ist sehr hoch. Sein Spitzenwert erreicht etwa 5 000 A. Während der Zerhacker 8 ausgeschaltet bleibt, fließt in Durchlaßrichtung ein Strom durch die Freilaufdiode 7. Wird der Zerhacker 8 eingeschaltet, so wird der Freilaufdiode in Sperrrichtung eine Spannung aufgedrückt, so daß diese sich erholt. Der z. Z. der Erholung fließende Strom erreicht innerhalb einiger Mikrosekunden einen Wert von etwa 2 000 A. Wegen des Ein-Aus-Betriebs des Zerhackers 8 fließt im Filterkondensator 4 ein Rechteckstrom, der viele hohe Harmonische enthält. In der Haupt-Glättungsdrossel 6 fließt ein pulsierender Strom.

Die den Hauptstromkreis bindenden elektrischen Einrichtungen sind, wenn sie auf dem Fahrzeug angebracht sind, getrennt voneinander angeordnet, wobei ihre jeweiligen Funktionen, die Leichtigkeit des Einbaus, die Kühlung von Halbleiterelementen einschließlich der Thyristoren und die Wartung der elektrischen Einrichtungen berücksichtigt sind.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines auf einem Fahrzeug befestigten herkömmlichen HauptStromkreises. Diese Figur zeigt in perspektivischer Darstellung, gesehen von oberhalb des Fahrzeugbodens, die elektrischen Einrichtungen, die auf der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet sind, sowie die Art ihrer Verdrahtung.

In Fig. 2 sind mit 1 bis IJ die gleichen Bauteile bezeichnet, wie in Fig. 1. Ferner sind mit 16 ein Fahrzeugkörper, mit 17 die Fahrgestelle, mit 18 ein Kondensatorkasten, mit 19 ein Halbleiterkasten, mit 20 eine Steuereinrichtung für die Thyristoren 9 und 10 und mit 21 ein Hauptschalter bezeichnet. Die Freilaufdiode 7, der Hauptthyristor 9 und der Hilfsthyristor 10 sind in dem Halbleiterkasten 19 untergebracht, durch den sie kühl gehalten werden,

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.während sich der Filterkondensator 4 und der Kommutierungskondensator 11 im Kondensatorkasten 18 befinden. Die Filterdrossel 3 und die Hauptglättungsdrossel 6 sind, ebenfalls um sie kühl zu halten, in einem Abstand von den anderen. Einrichtungen befestigt.

Gemäß Fig. 2, die die Art und Weise zeigt, in der die Einrichtungen am Fahrzeug befestigt sind, steht ein begrenzter Raum von etwa 10m Länge zwischen den Fahrgestellen zur Aufnahme einer Vielzahl unterschiedlicher Schaltungen zur Verfugung," beispielsweise der Kommutierimgsschaltung, in der ein hoher, sich schnell verändernder Strom fließt, die Freilaufschaltung, die FiIterschaltung, in der ein pulsierender Strom fließt, und elektrische Leitungen zur Verbindung der elektrischen Einrichtungen. - Diese elektrischen Einrichtungen und die Leitungen sind in einer Höhe von nur 1 m über dem Boden angeordnet. Demzufolge erreichen die von den elektrischen Einrichtungen und Leitungen erzeugten Magnetflüsse leicht den Boden, an dem sich die Signaleinrichtungen befinden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun ein Beispiel der auf dem Gleis befindlichen Signaleinrichtung erläutert. Fig. 3 zeigt ein Fahrzeug T, ein Rad W, Schienen 22 und ein Isolierteil 23 zur Trennung des Gleises in mehrere geschlossene Abschnitte und zur Isolierung jedes geschlossenen Abschnittes der Schienen 22 von den anderen geschlossenen Abschnitten. Ferner sind eine Impedanz 24, eine Kurzschlußimpedanz 25, die Signaleinrichtung bildende Bauteile 26 bis 29, nämlich ein Sender 26, eine Schleifenspule 27, ein Empfänger 28 und ein Relais 29 vorgesehen. Der Signalstrom ist mit Is, ein geschlossener Abschnit I ist mit 30 und ein geschlossener Abschnitt II mit 31 bezeichnet.

Obwohl in Fig. 3 das Fahrzeug T im geschlossenen Abschnitt II gezeigt ist, wird im folgenden die Arbeitsweise der Signaleinrichtung für den Fall erläutert, daß sich das Fahrzeug T im geschlossenen -Abschnitt I befindet. Der Sender 26 führt den Schienen 22

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einen bestimmten Signalstrom Is zu. Ba die Schienen 22 des geschlossenen Abschnitts II durch die Räder W des Fahrzeugs T kurzgeschlossen sind, wird der Signalstrom Is zur Stelle der Kurzschlußimpedanz 25 übertragen. Der Signalstrom Is wird dann v.on der Induktionsschleife 27 magnetisch erfaßt und dem Empfänger 28 zugeführt. Der Empfänger 28 erregt infolge des ihm zugeführten Signalstroms Is das Relais 29. Bei erregtem Relais 29 wird darauf geschlossen, daß sich kein Fahrzeug im geschlossenen Abschnitt II oder, genauer, zwischen Sender 26 und Empfänger befindet.

Im folgenden sei nun die Arbeitsweise der Signaleinrichtung für den Fall beschrieben, daß das Fahrzeug T in den geschlossenen Abschnitt II einfährt. Wenn das Fahrzeug T in den Abschnitt II einläuft, schließt das Rad bzw. der Radsatz W die Schienen 22 kurz, so daß der vom Sender 26 übertragene Signalstrom Is die Meßschleife 27 nicht erreichen kann. Da die Meßschleife 27 den Signalstrom Is nicht empfängt, entregt der Empfänger 28 das Relais 29. Solange das Relais 29 entrogt ist, wird darauf geschlossen, daß sich im geschlossenen Abschnitt II ein Fahrzeug befindet.

Der oben beschriebene Aufbau betrifft ein Beispiel der Signaleinrichtung. Dieses Beispiel gilt für zwei Arten von Kopplungssystemen zwischen Sender und Empfänger, nämlich nichtmodulierte und modulierte Kopplung.

Bei nichtmodulierter Kopplung hat der Signalstrom Is eine vorherbestimmte Frequenz. Er wird vom Sender 26 übertragen und, vom Empfänger 28 gefiltert, erfaßt und in eine Gleichspannung umgewandelt.

Bei modulierter übertragung wird ein Signalstrom Is mit einem durch eine Codewelle unterschiedlicher Frequenzen modulierten Träger durch den Sender 26 übertragen oder ausgesendet. Das trägerfrequente und das modulationsfrequente Signal werden in dieser Reihenfolge vom Empfänger 28 getrennt gefiltert, erfaßt und in eine Gleichspannung umgewandelt.

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Bei beiden Arten arbeitet der Empfänger 28 fehlerhaft, wenn die Frequenzkomponente der vom Fahrzeug erzeugten Magnetflüsse eine Frequenz enthält, die annähernd gleich der Frequenz des Signalstroms Is ist. . ·

Zur Messung der Stärke der Auswirkung der vom Fahrzeug erzeugten Magnetflüsse auf die Signaleinrichtung wird erfindungsgemäß ein Test an einem Modell einer Signaleinrichtung bei nichtmodulierter Übertragung vorgeschlagen.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel der Erfassung und der Ausmessung des Modells der Signaleinrichtung.' In Fig. 4 sind mit 22, 27, 28, 29 und Is die gleichen bzw. äquivalenten Elemente und Größen bezeichnet wie in Fig. 5« Der Signalstrom Is erzeugt Magnetflüsse 0 , der Empfänger 28 empfängt von der Meßspule 27 eine Spannung eR und gibt an seinem Ausgang eine Spannung eo ab. Diese Ausgangsspannung ist eine vom empfangenen Signal eR über einen Detektorkreis und einen Bandpassfilter abgeleitete Gleichspannung, die den Signalstromfrequenzen entspricht.Diese Erfassung oder Aufnahme ergibt sich aus der vorstehenden Beschreibung der in Fig.' 5 gezeigten Signaleinrichtung und ist derart, daß das Relais 29 nur dann erregt wird, wenn ein Signalstrom Is vorherbestimmter Frequenz fließt,

Wie bereits beschrieben, wird vom Empfänger 28, wenn die vom Fahrzeug erzeugten Mangetflüsse Frequenzkomponenten in der JTähe der Frequenz des Signalstroms Is enthalten, eine Ausgangsspannung eo erzeugt, und zwar auch dann, wenn der Signalstrom Is nicht fließt. Erreicht die Spannung eo eine Höhe, die zur Erregung des Relais 29 ausreicht, so wird dieses erregt. Das Ergebnis ist eine fehlerhafte Betätigung der Signaleinrichtung. Diese Erfassung oder Aufnahme, die eine Signaleinrichtung mit nichtmodulierter Übertragung simuliert, kann eine Gleichspannung eo erzeugen, die einer Frequenzkomponente der vom Fahrzeug erzeugten Magnetflüsse entspricht, die in der Nähe der Frequenz des Signalstroms liegt. Sie wird daher in geeigneter Weise zur Messung verwendet. Grund

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hierfür ist, daß die Auswirkung auf die nichtmodulierende Signaleinrichtung durch die Größe der Gleichspannung eo bestimmt werden kann, und daß "die Auswirkung auf die modulierende Signaleinrichtung in gewissem Maß durch die Verteilung, der Intensität der Gleichspannung eo bestimmt werden kann. Mit anderen Worten, bei geeigneter Kombination der Gleichspannung eo und der Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht die Intensitätsänderung der Gleichspannung eo mit der Bewegung des Fahrzeugs die in der modulierenden Signaleinrichtung verwendete Codefrequenz, so daß die bestimmte/Signaleinrichtung fehlerhaft betätigt wird.

Fig. 5 zeigt im Diagramm das Ergebnis der Messung der Auswirkung des herkömmlichen Fahrzeugs der Fig. 2 auf den Empfänger. In diesem Diagramm sind auf~der Abszisse die >den im unteren Teil der Fig. gezeigten entsprechenden Meßpunkte und auf der Ordinate die Ausgangsspannung eo des Empfängers 28 aufgetragen. Die polygonale Linie a zeigt das Meßergebnis. Die Messung wurde bei einer Fahrdraht spannung von 1 500 Volt und einem FahrdrahtstrOm von 400 A durchgeführt. Die Arbeitsfrequenz des Zerhackers 8 betrug 330 Hz bei einem Tastverhältnis von 50 fc die Höhe zwischen Erdboden und Unterseite des Fahrzeugbodens betrug 0,9 m.

Gemäß Fig. 5 liegt der Maximalwert der Ausgangsspannung eo (im folgenden als "Storspannung" bezeichnet) des Empfängers 28 infolge der vom Fahrzeug erzeugten Magnetflüsse in der Größenordnung von 15 Volt.

Soll das Relais durch die Störspannung nicht fehlerhaft betätigt werden, so muß ein Signalstrom Is verwendet werden, bei dem eine Ausgangsspannung eo von 15 Volt oder mehr erzeugt wird, so daß das Relais 29 nur auf diesen Signalstrom Is hin erregt wird. Es müssen sämtliche Signaleinrichtungen berücksichtigt werden, die ansonsten der Auswirkung der Störspannung unterworfen sind. Andererseits ist es mit Rücksicht auf ihre Leistung und auf wirtschaft-

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liehe Gesichtspunkte (Leistungsverbrauch) nicht ratsam, die von den Signaleinrichtungen zu verarbeitenden elektrischen Größen zu erhöhen.

ti,.*

Aus den obigen Gründen müssen die vom Fahrzeug erzeugten Magnetflüsse verringert werden.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für die Art, in der die elektrischen Einrichtungen auf einem Fahrzeug montiert sind, bei dem das erfindungsgemäße mangetische Abschirmsystem angewendet wird.

Dieses Beispiel unterscheidet sich von der bekannten Anbringungsart dadurch, daß die die elektrischen Einrichtungen verbindenden elektrischen leiter angrenzend aneinander angeordnet sind. Diese nahe aneinander angeordneten elektrischen Leitungen führen gleich große, jedoch in entgegengesetzter Richtung fließende elektrische Ströme. Beispielsweise sind die den Kommutierungskondensator 11 mit dem Hilfsthyristor 10 und der Kommutierungsdrossel 12 verbindenden beiden Leitungen nahe aneinander angeordnet.

Die Leitungen können unter Verwendung von BändemB (Fig. 7a), eines Kanals D (Fig. 7b),Unterbringung der Leitungen in einem Rohr K (Fig. 7c), durch Verdrillen oder in anderer Weise nahe aneinander angeordnet werden.

Die durch diese Anordnung erzielten Vorteile werden anhand Fig. 8 näher erläutert. Das an einem bestimmten Punkt im Raum erzeugte Magnetfeld Hp beim Fließen der Ströme +1 und -I gleicher Größe in einander entgegengestzten Richtungen ergibt sich aus der Vektorsumme der Magnetfelder H+ und H- der Ströme. Je kurzer der Abstand zwischen den Leitungen ist, umso stärker heben sich die Mangetfelder H+ und H- gegeneinander auf und umso kleiner ist daher das Gesamt-Kagnetfeld Hp. Sin kleineres Gesamt-Magnetfeld Hp bedeutet einen .geringeren, außerhalb des Fahrzeugs erzeugten Mangetfluß.

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-K-

Aber auch wenn die Ströme in den Leitungen in ihrem Wert nicht gleich sind, weil ein Strom von anderen Schaltungen dem Strom

• *

in einer der Leitungen überlagert wird, heben die von den einander entgegengesetzt fließenden Stroiökomponenten erzeugten filagnetfeider einander auf.

Das Ergebnis der Messung der Auswirkung, die die Anordnung der in Fig. 6 gezeigten Einrichtungen auf den Empfänger 28 hat, ist im Diagramm der Fig. 9 gezeigt. In dieser Figur zeigt die polygonale Linie b das Ergebnis der an der Anordnung der Einrichtungen gemäß Fig. 6 ausgeführten Untersuchungen. Vergleicht man die Linie b mit der Linie a für die herkömmliche Anordnung, so zeigt sich, daß der Maximalwert der von den Störungen erzeugten Ausgangsspannung eo des Empfängers 28'stark vermindert wird.

Bei dieser Ausführungsform kann die Störspannung ohne zusätzliche Teile beträchtlich vermindert werden, indem lediglich die elektrischen Leitungen zwischen den elektrischen Einrichtungen derart angeordnet werden, daß die elektrischen Leitungen im wesentlichen gleich hohe, jedoch einander entgegengesetzt gerichtete Ströme führen und nahe aneinander angeordnet sind.

Ein weiteres Beispiel der Anordnung von auf einem Fahrzeug angebrachten elektrischen Einrichtungen, bei dem das erfindungsgemäße magnetische Abschirmsystem angewendet ist, ist in Fig.10 gezeigt.

Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der herkömmlichen Anordnung dadurch, daß die die elektrischen Einrichtungen verbindenden elektrischen Leitungen nahe aneinander angeordnet und in einem Rohr K aus magnetischem Material eingeschlossen sind.

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Der Vorteil, der sich daraus ergibt, daß die elektrischen Leitungen nahe aneinander angeordnet sind, ist der gleiche, wie der bei der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform erzielte. Da die elektrischen Leitungen von dem magnetischen Material umschlossen s'ind, dessen magnetische Permeabilität höher ist als die von Luft, wird der in den Leitungen fließende Strom innerhalb des magnetischen Materials konzentriert, mit dem Ergebnis, daß außerhalb desselben ein schwächerer Magnetfluß auftritt.

Das Ergebnis der an dieser Ausführungsform ausgeführten Messung ist in Fig. 11 durch die polygonale Linie c im Vergleich mit der polygonalen Linie a dargestellt, die die Meßergebnisse bei der herkömmlichen Anorndung darstellt. Daraus läßt sich entnehmen, daß der Störpegel· wesentlich vermindert ist.

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung der elektrischen Einrichtungen, bei der das erfindungsgemäße magnetische Fahrzeug-Abschirmsystem angewendet ist. Der Unterschied dieser Ausführungsform von der herkömmlichen Anordnung besteht darin, daß die elektrischen Leitungen nahe aneinander und die Hauptglättungsdrossel 6 im wesentlichen in der Mitte des Fahrzeugkörpers angeordnet ist, wobei die Achse 6' der Drossel 6 unter rechten Winkeln zu den Schienen verläuft.

Der aus der Anordnung der Leitungen erzielte Vorteil ist der gleiche wie bei den vorherigen Ausführungsformen. Die Anordnung der Achse 6^! der Hauptglättungsdrossel 6 unter rechten Winkeln zu/Schienen hat den Vorteil, daß die Störpegelverteilung in der Nachbarschaft dieser Drossel (in der Nachbarschaft des Meßpunktes 15) geglättet bzw. vergleichmäßigt wird.

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Bei der herkömmlichen Anordnung, bei ZDUo I

der .' die Achse der Hauptglättungsdrosael 6 parallel zu den Schienen verläuft, sind die Störungen derart verteilt, daß sie in der Mitte der Drossel 6 klein und an deren Enden größer sind, so daß sich eine talförmige Kurve ergibt (siehe MeJSergebnis bei und um den Meßpunkt 15 der Fig.- 5).

Der Grund hierfür dürfte darin bestehen, daß, wenn ein Ende der Drossel sich in der Mitte der Meßspule befindet (13a), die an einem Ende der Drossel erzeugten Magnetflüsse' das andere Ende derselben erreichen. Befindet sich dagegen die Mitte der Drossel auf der Mitte der Meßspule (Pig. 13b), so können die von der Drossel erzeugten Magnetflüsse das gegenüberliegende Ende der Meßspule durch diese hindurch nicht erreichen.

Wenn die Störungsverteilung in der obigen Weise ungleichförmig ist, kann die Änderung der Störungsintensität bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit die in einer modulierenden Signaleinrichtung angewendete Codewellenfrequenz erreichen. In diesem Fall kann auch eine sonst gegen Betätigungsfehler unempfindliche Signaleinrichtung, wie erläutert, fehlerhaft betätigt werden.

Bei der betrachteten Ausführungsform befindet sich die Hauptglättungsdrossel 6 in der Mitte des Fahrzeugkörpers, wobei ihre Achse 6' senkrecht zu den Schienen verläuft. Hierdurch werden die durch die Meßspule verlaufenden Magnetflüsse vermindert.

Das in Fig. 14 gezeigte Diagramm zeigt die Ergebnisse der Messung der bei dieser Ausführungsform erzeugten Störungen. Die polygonale Linie d, die sich auf die Ausführungsform der Fig. 12 bezieht, zeigt eine wesentliche Verbesserung gegenüber der die Meßergebnisse bei der herkömmlichen Anordnung zeigenden polygonalen Linie a.

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.Fig. 15 zeigt in schematischer, perspektivischer Darstellung eine Signaleinrichtung mit einem Aufnehmer, der einen Kern 30 und eine Spul.e 31 enthält, die unter rechten Winkeln zu den. Schienen 14 liegen. Wird dieser Aufnehmer zur Erfassung·des Signalstroms Is verwendet, so werden die Auswirkungen der Störungen auf die Meßschleife 15 und die Spule 31 dadurch vermindert, daß die Achse der Hauptglättungsdrossel 6 unter einem rechten Winkel zu den Schienen 14 liegt (Fig. 16). Alternativ wird das Ende der Hauptglättungsdrossel 6, das gegenüber dem Kern 30. und der Spule 3I liegt, höher angeordnet als das andere Ende derselben (Fig. 17).

Die in Fig. 18 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Abschirmsystems unterscheidet sich von der herkömmlichen Anordnung dadurch, daß die elektrischen Leitungen nahe aneinander verlegt sind, und daß zusätzlich eine Abschirmplatte BD vorgesehen ist.

Die Art, in der die Abschirmplatte BD am Fahrzeug befestigt ist, ist in Fig. I9 in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gezeigt. Die Abschirmplatte BD ist mittels eines Trägers 33 am Fahrzeugkörper 16 befestigt.

Bei dieser Ausführungsform werden die außerhalb des Fahrzeugs erzeugten Magnetflüsse durch die Abschirmplatte BD abgeschirmt.

Das Prinzip der Abschirmung der Hagnetflüsse durch die Abschirmplatte BD wird anhand Fig. 20 erläutert.

In Fig. 20 sind 0o die vom Fahrzeug erzeugten Magnetflüsse, Ie der in der Abschirmplatte BD durch die Magnetflüsse 0o erzeugte Wirbelstrom, pe die von dem Wirbelstrom Ie erzeugten Magnetflüsse und 0 die Verteilung der überlagerten Mangetflüsse 0o und 0e Wenn sich die Abschirmplatte BD in dem Raum befindet, in dem die Magnetflüsse verlaufen, fließt in der Abschirmplatte BD der

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Wirbelstrom Ie und erzeugt den Magnetfluß 0e Da die Abschirmplatte elektrisch leitend ist, kamin dieser der Wirbelstrom fließen. Die Magnetflüsse 0e werden in einer Richtung erzeugt, in der die vom Fahrzeug erzeugten Magnetflüsse 0o in der Oberfläche der Abschirmplatte BD aufgehoben werden. Infolgedessen ist der Gosamtmagnetfluß 0 kleiner als der Magnetfluß 0o. An .einem Raumpunkt, der sich in einem·. Abstand von der Kante der Abschirmplatte BD befindet, fließt der um die Abschirmpaltte BD herum zu deren Rückseite verlaufenden Magnetflüsse in der gleichen Richtung wie die Magnetflüsse 0o so daß der Gesamtmagnetfluß 0 größer als der Magnetfluß 0o ist. Dieser Zustand ist durch die Kurve 0 im Diagramm der Pig. 20 dargestellt. Das Diagramm zeigt, daß der vom Fahrzeug erzeugte Magnetfluß 0o durch die Abschirmplatte BD im Bereich Ae verringert wird. Bei der betrachteten Ausführungsform wird eine Abschirmplatte BD verwendet, deren Größe so bemessen ist, daß ihr Wirkungsbereich Ae die Meßschleife 15 abdeckt.

Fig. 21 zeigt mit der polygonalen Linie e die Ergebnisse der St crungsmessung beim vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Linie zeigt verglichen mit der das Meßergebnis bsi der bekannten Anordnung darstellenden polygonalen Linie a eine wesentliche Verbesserung.

Fig. 22 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Anordnung der elektrischen Einrichtungen auf dem Fahrzeug, bei dem das erfindungsgemäße Abschirmsystem angewandt ist. Im Gegensatz zur herkömmlichen Anordnung sind hierbei die elektrischen Leitungen eng nebeneinander angeordnet und von magnetischem Material K umschlossen. Weiter befindet sich die Glättungsdrossel 6 in der Mitte des Fahrzeugkörpers 16; ihre Achse 6¹ verläuft senkrecht zu den 'Schienen.

Die Vorteile dieser Anordnung wurden bereits bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen im einzelnen erläutert. Die Meßergebnisse bei dieser Ausführungsform sind in Fig. 23 durch die Linie f dargestellt, die gegenüber der die' Meßergebnisse bei&er

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herkömmlichen Anordnung der elektrischen Einrichtung wiedergebenden polygonalen Linie a eine wesentliche Verbesserung zeigt.

Die in Fig. 24 gezeigte AusfUhrungsform des ' erfindungsgemäßen magnetischen Abschii'msystems unterscheidet sich von der herkömmlichen Anordnung dadurch, daß die elektrischen Leitungen nahe beieinander liegen, daß sie von dem magnetischen Material K umschlossen sind und daß die Abschirmplatte BD vorgesehen ist.

Die Vorteile dieser Anordnung wurder. bereits bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen im einzelnen erläutert. Pig. 25 zeigt im Diagramm mit der Linie g die Ergebnisse der bei dieser Ausführungsform vorgenommenen Messungen. Die Linie g zeigt, daß diese Ausführungsform der bekanntes Anordnung weit überlegen ist.

Die in Fig. 26 gezeigte Ausführungsform der Anordnung der auf dem Fahrzeug befestigten Einrichtungen und des magnetischen Abschirmsystems unterscheidet sich von der herkömmlichen Anordnung dadurch, daß die elektrischen Leitungen nahe beieinander liegen, daß die Hauptglattungsdrossel 6 mit ihrer Achse in der Mitte des Fahrzeugkörpers 16 liegt, und daß die Abschirmplatte BD vorgesehen ist. Die Ergebnisse der bei dieser Ausführungsform durchgeführten Kessungen sind im Diagramm der Fig. 27 niit der polygonalen Linie h wiedergegeben, die gegenüber der die Meßergebnisse bei der bekannten Anordnung wiedergebenden Linie a eine wesentliche Verbesserung zeigt.

Fig. 28 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung der auf dem Fahrzeug befestigten elektrischen Einrichtungen, auf die das erfindungsgemäße mangetische Fahrzeug-Abschirmsystem angewandt ist; Fig. 29 zeigt die Ansicht auf dieses Ausführungsbeispiel in Fahrtrichtung.

Die in den Fig. 28 und 29 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der herkömmlichen Anordnung dadurch, daß die elektrischen leitungen nahe beieinander verlegt sind, daß sie von dem magnetischen Material K umschlossen sind, daß die Hauptglättungsdrossel 6

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in der Mitte des Fahrzeugkörpers 16 angeordnet ist und ihre Achse senkrecht zu den Schienen verläuft, und daß zusätzlich die Abschirmplatte BD vorgesehen ist.

Die polygonale Linie i im Diagramm der Pig. 30 zeigt die Meßergebnisse bei dieser Anordnung im Vergleich zu denen bei der herkömmlichen gemäß der Linie a. Danach tritt durch die erfindungsgemäße Ausführungsform gegenüber der bekannten eine wesentliche Verbesserung ein.

Die in den obigen Ausführungsbeispielen erwähnte Abschirmplatte BD enthält ein Blech aus leitfähigem Material. Wichtig im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist. e's, die vom Fahrzeug zum Gleis übertragenen magnetischen Flüsse zu vermindern. Die Abschirmplatte BD ist daher nicht auf ein einziges Blech beschränkt. Vielmehr können mehrere kleine leitfähige Bleche mit ihren Enden einander überlappend zu einer Abschirmplatte zusammengesetzt werden, deren Größe für die magnetische Abschirmung ausreicht. Als weitere Alternative kann anstelle der Abschirmplatte eine Windung LS verwendet werden, die eine geschlossene Schleife bildet (Fig. 31)·

Ebenso wie die Hauptglättungsdrossel 6 können auch die Filterdrossel 3 und/oder die Kommutierungsdrossel 12 in der Mitte des Fahrzeugkörpers 16 und mit senkrecht zu den Schienen verl aufender Achse angeordnet werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Magnetisches Abschirmsystem für Elektrofahrzeuge mit einem Fahrzeugkörper und mehreren auf der Unterseite des Bodens des . Fahrzeugkörpers getrennt nach ihren Funktionen angeordneten elektrischen Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Einrichtungen durch eng aneinander verlegte elektrische Leitungen miteinander verbunden sind, durch die Ströme im wesentlichen gleicher Größe in entgegengesetzten Richtungen fließen.
2. Abschirmsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leitungen von magnetischem Material (K) umschlossen sind. .,
3. Abschirmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Einrichtungen eine unter rechten Winkeln zu den Schienen (14) angeordnete Drossel (3> 6, 12) unter dem Fahrzeugkörper (16) enthalten.
4. Abschirmsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß an der Unterseite des Bodens des Fahrzeugkörpers (16) eine die elektrischen Einrichtungen überdeckende Abschirmplatte (BD) vorgesehen ist.

609832/0290

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