DE2633529C3 - Antriebssystem für ein elektrisch angetriebenes fahrweggebundenes Verkehrsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem für ein elektrisch angetriebenes fahrweggebundenes Verkehrsmittel, insbesondere ein Nahverkehrsmittel zur automatischen Personenbeförderung, mit einem rotierenden Antrieb und einem Linearmotorantrieb.

Durch die DE-OS 23 38 725 ist ein Antriebssystem mit einem rotierenden Antrieb und einem asynchronen Linearmotorantrieb bekannt geworden, bei dem der asynchrone Linearmotorantrieb dem rotierenden Antrieb zugeschaltet wird, wenn und solange unzulässiger Schlupf an den Nntriebsrädern des Fahrzeuges auftritt, weil der Reibkontakl zwischen Pad und Schiene nicht mehr ausreicht, die erforderlichen Zug- bzw. Bremskräfte zu übertragen. Das Ar,- wh\ Abschalten des Linearmotors wird durch Drchmomenifühler gesteuert. Ein weiterer Zweck der Kombination des asynchronen Linearmotoranlriebs und des rotierenden Antriebs ist die Verminderung von Fliehkraftauswirkungcn in Kurven.

In der DE-AS 19 66 034 ist eine Kombination eines Linearmotors mit einem Asynchronmotor als Radantrieb beschrieben. Hier wird die Schlupffrequenz dsc Energie verändert, die dem Läufer des doppelt gespeisten Asynchronmotors über einen zusätzlichen Stromrichter zugeführt wird, so daß man eine variable Lastübernahme zwischen rotierendem Antrieb und Linearmotor erzielen kann.

Ferner ist durch die DE-OS 23 28 366 eine Hängebahn bekannt, bei der Kabinen durch synchrone Linearmotoren angetrieben werden.

Mit diesem System wird auf der offenen Strecke mit synchroner Geschwindigkeit gefahren und der Abstand zwischen den Fahrzeugen wird durch die synchrone Geschwindigkeit ebenfalls eingehalten. Ein solches System ist insbesondere empfindlich gegen Laststöße, wie Windböen oder gezielt angeregtes Schaukeln der Fahrkabine. Will man ein Kippen des synchronen Linearmotors vermeiden, so muß der Motor für den maximal möglichen Laststoß überdimensioniert werden, der Motor wird groß und schwer. Fällt dieses System durch eine Störung auf der Strecke aus, so werden die einzelnen Fahrzeuge im gefährdeten Bereich automatisch notgebremst und kommen zum Stillstand. Zum Wiederanfahren müssen die Fahrzeuge einzeln in Notfahrt in die nächste Station gebracht werden und können dort über das Anfahrsystem der Station mit einem stationären Umrichter wieder auf synchrone Geschwindigkeit gebracht werden, bis sie schließlich wieder in das synchrone starre System eingefädelt werden. Hierbei entstehen Obergabeprobleme bei Obergabe des Fahrzeugs in den starren Bereich, Ähnliches gilt für das fahrplanmäßige Anfahren in der Station und Einschleusen in die Strecke, Für diese Vorgänge sind steuerungstechnische und nachrichtentechnische Sondereinrichtungen erforderlich. Bei der Anfahrt im Stationsbereich muß mit variabler Frequenz vom Stillstand bis zur synchronen Geschwindigkeit der Strecke hochgefahren werden. Hierzu sind im Stationsbereich mehrere Streckenabschnitte erforderlich, da jeweils nur ein Fahrzeug hochgefahren werden kann. Zum Hochfahren ist ein Umrichter-Wechselrichtersystem erforderlich, das eine variable Frequenz und Spannung erzeugt

is Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antriebssystem anzugeben, bei dem die einzelnen Fahrzeuge im störungsfreien Betriebszustand einen festen Abstand zueinander bei konstanter synchroner Fahrt auf der Strecke besitzen, so daß eine aktive Abstandsregelung der Fahrzeuge nicht erforderlich ist, wie es die DE-OS 23 88 366 beschreibt Das System soll aber gleichzeitig in der Lage sein, den Fahrzeugen einen individuellen fahrzeuggesteuerten nichtsynchronen Betrieb, z. B. im Verholbereich, bei der Anfahrt im Stationsbereich oder bei Anfahrt auf der Strecke nach einer Störung zu ermöglichen. Das System soll außerdem energiesparend arbeiten.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Antriebssystem der eingangs genannten Art darin, daß der Linearmotor als Synchronmotor ausgebildet ist, daß der rotierende Antrieb so bemessen ist, daß er zumindest kurzzeitig die gesamte Antriebsleistung übernehmen kann, und daß für seine Aussteuerung der Lastwinkel des Linearmotors als Steuergröße in dem Sinne verwendet ist, daß er möglichst klein gehalten wird.

Auf diese Weise übernimmt der rotierende Antrieb normalerweise praktisch die gesarviic Antriebsleistung und dem Linearmotor kommt lediglich die Funktion

•to eines Steuer- oder Rcgelgliedes zu. Dadurch läßt sich der Wirkungsgrad des Gesamtantriebs unter gleichzeitiger Verringerung des Raumbedarfs für die Unterbringung erheblich verbessern. Unterschreitet der rotierende Antrieb die erforderliche Leistung, so wird durch die

*5 Regeleinrichtung des rotierenden Antriebs eine höhere Leistung eingeregelt. Bis zum Erreichen der höheren Leistung liefert der synchrone Antrieb zusätzlich Schub. Überschreitet der rotierende Antrieb die erforderliche Dauerleistung, so wirkt der synchrone Antrieb als Bremse und liefert einen Teil der abgebremsten Energie ip das Netz zurück. Auch der Bremsvorgang findet zweckmäßigerweise nur während der Ausrcgclzcit von Störgrößen statt.

Gegenüber dem bekannten synchronen Linearmotorantrieb braucht der Linearmotor nicht nur nicht für den maximal möglichen Laststoß überdimensioniert, sondern nicht einmal für die erforderliche Dauerleistung des Gesamtantriebs ausgelegt zu werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

μ Zeichnung dargestellt.

Die Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Antrieb für eine Hängebahn. Mit 1 ist ein Fahrbahnträger bezeichnet, in dem auf Fahrschienen 2 Räder 3 eines Fahrgestelles 4 laufen. Auf dem Fahrgestell ist

^ft5 mindestens ein rotierender Antrieb 5 und ein Linearmotorantrieb 6 angeordnet. Der rotierende Antrieb 5 kann ein Motor sein, der mit auf dem Fahrzeug gespeicherter Energie oder mit über die Strecke eingespeister

Energie, insbesondere elektrischer Energie, arbeitet. Der Linearmotorantrieb 6 ist als Synchronlinearmotor mit einem am Fahrgestell 4 angeordneten Ständer 63 und z.B. am Obergut des Fahrbahnträgers 1 befindlichen Reaktionsteilen 66, Über eine Aufhängevorrichtung 7 ist mit dem Fahrgestell 4 eine Kabine 8 verbunden.

Der rotierende Antrieb 5, z. B, ein über ein Getriebe mit einem Radpaar 3 verbundener Elektromotor, ist mit einer Regeleinrichtung 9 ausgerüstet, welche den rotierenden Antrieb 5 so steuert, daß für das Fahrzeug eine synchrone Fahrgeschwindigkeit erzielt wird.

Fährt das Fahrzeug in eine Steigung, so ist in der Obergangsphase die vom rotierenden Antrieb 5 aufgebrachte Leistung nicht ausreichend, um das Fahrzeug in der Steigung mit synchroner Geschwindigkeit fortzubewegen. Dabei verändert sich die Pollage des leer oder mit geringer Leistung mitlaufenden Synchron-Linearmotors 6. In diesem Übergangszustand wird also zunächst der synchrone Linearmotor 6 einen Teil der Vortriebsleistung — zunächst ohne eingreifen der Regeleinrichtung — übernehmen, bis die Regelung aus der Kenntnis der neuen Leistungsanforderung den rotierenden Antrieb entsprechend stärker ausgesteuert hat. Dann wird die Leistung des Synchron-Linearmotors 6 wieder zurückgehen.

Ähnliches gilt für das Befahren eines Gefälles. Hier wird der synchrone Linearmotor 6 zunächst den überschüssigen Schub als Bremse abfangen, bis dann die Regelung die Leistung des rotierenden Antriebs 5 jo soweit zurückgenommen hat, daß der stationäre Zustand wieder erreicht ist oder gegebenenfalls den rotierenden Antrieb 5 sogar auf Bremsbetrieb umgeschaltet hat. Als Bremse kann auch eine mechanische Vorrichtung dienen. Der rotierende Antrieb 5 ist so js bemessen, daß er zumindest kurzzeitig in der Lage ist.

die maximal erforderliche Antriebsleistung aufzubringen.

Der Drenzahlregelehrichtung 9 wird als Führungsgröße ein Signal zugeführt, das dem Lastwinkel (Polradwinkel) des Synchron-Linearmotors proportional ist Zum Erfassen dieses Lastwinkels können an sich bekannte Meßeinrichtungen dienen, wie sie z. B. in der DE-OS 23 41 806 beschrieben sind.

Der Synchron-Linearmotor kann sehr klein dimensioniert werden, da er nur kurzzeitig den regelungstechnisch erforderlichen synchronen Schub aufbringen muß (Pufferwirkung). Dadurch ergeben sich unter anderem räumliche Vorteile bei der Gestaltung der Fahrbahn. Die gesamte Strecke einschließlich der Stationen kann mit einer festen Spannung fester Frequenz, z. B. mit 50 Hz, gespeist werden. Das Fahrzeug wird durch den rotierenden Antrieb individuell bis zur Synchrongeschwindigkeit hochgefahren und fährt dann — synchronisiert durch den Synchron-Linearriotor — synchron mit den auf der Strecke befindlichen Fahrzeugen. Bei Verwendung eines Elektromotors als rotierender Antrieb kann zum Hochfahren aus dem starren Netz ein einfacher Stromrichter dienen, der dem Elektromotor vorgeschaltet ist und nur mit Phasenanschnittsteuerung arbeitet.

Da der rotierende Antrieb kurzzeitig überlastbar ist, können Lastpendelungen wie Windböen u.dgl. regelungstechnisch in einfacher Weise abgefangen werden. Ein synchroner Antrieb allein würde kippen und dadurch würde das Fahrzeug stehen bleiben.

Fällt aus irgendeinem Grunde die Synchronisierung außer Tritt, so kann ohne Rückwirkung auf andere Fahrzeuge das ausgefallene Fahrzeug selbsttätig asynchron weitergefahren werden und je nach Zustand erneut synchronisiert oder in eine Ausweichstelle gefahren werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1
Patentanspruch;

Antriebssystem für ein elektrisch angetriebenes fahrweggebundenes Verkehrsmittel, insbesondere ein Nahverkehrsmittel zur automatischen Personenbeförderung, mit mindestens einem rotierenden Antrieb und einem Linearmotorantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (6a, 6b) als Synchronmotor ausgebildet ist, daß der rotierende Antrieb (5) so bemessen ist, daß er zumindest kurzzeitig die gesamte Antriebsleistung Obernehmen kann, und daß für seine Aussteuerung der Lastwinkel des Linearmotors (6a, 6b) als Steuergröße in dem Sinne verwendet ist, daß er möglichst klein gehalten wird.