DE2831396A1

DE2831396A1 - DEVICE FOR ADJUSTING THE FLOATING FLAP FOR A VERTICALLY GUIDED HIGH-SPEED COLLECTOR

Info

Publication number: DE2831396A1
Application number: DE19782831396
Authority: DE
Inventors: Gregor Dipl Ing Friedel; Kurt Ing Wolfmayer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1979-02-01
Also published as: DE2831396C3; CH630011A5; ATA533977A; DE2831396B2; AT352181B

Abstract

A current collector with flow-stabilising coverings (1) has a lift control valve (2) which is controlled as a function of the contact pressure of the pantograph slippers (3). For the purpose of control, an optical device is used in which a shutter (4) which is connected to the pantograph slipper (3) protrudes into a light beam which is directed onto a photosensitive cell (11). <IMAGE>

Description

Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-SteuerklappeDevice for adjusting the lift control flap

für einen vertikal geführten Hochgeschwindigkeits-Stromabnehmer Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-Steuerklappe in Abgängigkeit vom Anpreßdruck des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht für einen vertikal geführten Hochgeschwindigkeits-Stromabnehmer, der aus einem Rahmen, einem an diesem federnd angeordneten Stromabnehmerkopf und mindestens einer verstellbaren Auftriebs-Steuerklappe besteht, wobei die dem Luftstrom ausgesetzten Teile des Stromabnehmers mit strömungsstabilisierenden Umkleidungen versehen sind und der Stromabnehmerkopf von einer in Leichtbauweise aus Isoliermaterial hergestellten tragflügelartig ausgebildeten strömungsstabilisierenden Umileidung umgeben ist, aus der die Schleifleisten des Stromabnehmerkopfes herausragen und bei dem die verstellbare Auftriebs-Steuerklappe ein Teil dieser tragilügelartigen Umkleidung ist.for a vertically guided high-speed pantograph Die The invention relates to a device for adjusting the lift control flap depending on the contact pressure of the pantograph head on the contact wire for one vertically guided high-speed pantograph consisting of a frame, a on this resiliently arranged pantograph head and at least one adjustable The buoyancy control flap consists of the parts of the pantograph exposed to the air flow are provided with flow-stabilizing coverings and the current collector head of a wing-like formed in a lightweight construction made of insulating material flow-stabilizing envelopment is surrounded, from which the contact strips of the The pantograph head protrudes and the adjustable buoyancy control flap is part of this tragilügel-like cladding.

Bei Fahrleitungen sind längs der Strecke auftretende Unterschiede in der Fahrdrahthöhe wegen der punktweisen Aufhängung des Fahrdrahtes unvermeidbar. Da der Stromabnehmerkopf beim Befahren der Fahrleitung diesen Höhenunterschieden folgen muß, muß er eine Auf- und Abbewegung mit kleiner Amplitude aber bei hohen Fahrgeschwindigkeiten großer Beschleunigung machen. Die zur Beschleunigung seiner Masse erforderlichen Kräfte sind quadratisch von der Fahrgeschwindigkeit und linear von der Amplitude, d.h. vom Durchhang des Fahrdrahtes sowie von der reduzierten Masse des Stromabnehmers abhEngig.In the case of contact lines, there are differences that occur along the route unavoidable in the contact wire height due to the point-wise suspension of the contact wire. Since the pantograph head when driving on the contact line these height differences must follow, it must move up and down with a small amplitude but at a high one Make travel speeds of great acceleration. The one to speed up his Forces required for mass are the square of the driving speed and linear on the amplitude, i.e. the sag of the contact wire as well as the reduced Depending on the mass of the pantograph.

Dem Hersteller bietet sich daher bekanntlich als eine Maßnahme zur Verbesserung der Stromabnahme eine möglichst leichte Ausbildung des Stromabnehmerkopfes an.The manufacturer is therefore known to offer itself as a measure to Improvement of the current pick up the lightest possible design of the current collector head at.

Die auf den Stromabnehmer wirkenden Vertikalkräfte treten abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen auf.The vertical forces acting on the pantograph occur alternately in opposite directions.

Einmal erfolgt durch den Shitt3 gehenden Fahrdraht ein Absenken des Stromabnehmers gegen dessen Federkraft, dann muß der Stromabnehmer durch diese Federkraft dem aufwärts gehenden Fahrdraht wieder so nachgeführt werden, daß keine Kontakttrennung auftritt. Beiden Bewegungen wirken die Beschleunigungskräfte entgegen, die unter anderem vom Quadrat der Fahrgeschwindigkeit abhängig sind. Daher ist es zweckmäßig, die Federkraft des Stromabnehmers, d.h. den Anpreßdruck geschwindigkeitsabhängig zu verändern.Once the contact wire going through Shitt3 lowers the Pantograph against its spring force, then the pantograph must be through this spring force the upward going contact wire can be tracked again so that no contact separation occurs. Both movements are counteracted by the forces of acceleration that other things are dependent on the square of the driving speed. It is therefore advisable to the spring force of the pantograph, i.e. the contact pressure depending on the speed to change.

Diese quadratisch mit der Fahrgeschwindigkeit zunehmenden auf den Stromabnehmer wirkenden Beschleunigungskräfte führen bei sehr hohen Fahrgeschwindigkeiten zu den bekannten Schwierigkeiten bezüglich funkenfreier Stromabnahme und Verschleiß. Bezüglich der Funkenfreiheit kann bis zu einer bestimmten Grenze eine Verstärkung des Anpreßdruckes vorgenommen werden, um das Abschleu- dern der Schleifkontakte von der Fahrleitung zu vermeiden, gleichzeitig erhöht sich dabei Jedoch der Verschleiß.This quadratic with the driving speed increasing on the Accelerating forces acting on pantographs result in very high driving speeds on the known difficulties with regard to spark-free power consumption and wear. With regard to the absence of sparks, amplification can be achieved up to a certain limit of the contact pressure in order to the Avoid sliding contacts from the catenary, at the same time increases thereby However, the wear and tear.

Eine Anordnung zur Veränderung des Anpreßdruckes durch Veränderung der Spannung der Rahmen-Hubfedern ist durch die OE-PS 232 039 bekanntgeworden. Ein induktives Meßglied mit einer der Längenänderung der Bügelanpreßfeder und somit dem Anpreßdruck proportionalen Induktivitätsänderung beeinflußt einen Wechselstrom. Dieser muß über einen Trennübertrager zur Auswerteeinrichtung übertragen werden. Der Trennübertrager ist insbesondere für höhere Fahrdrahtspannungen groß, schwer und teuer und außerdem durch Fremdfelder oder Fremdpotentiale beeinflußbar. Auch erfordert das Spannen der Rahmenfedern eine große Leistung, während die Wirksamkeit der Anordnung wegen der Trägheit des Rahmens auf mittlere Geschwindigkeiten beschränkt bleiben muß.An arrangement for changing the contact pressure by changing it the tension of the frame lifting springs has become known through OE-PS 232 039. A inductive measuring element with one of the change in length of the clamp pressure spring and thus The change in inductance proportional to the contact pressure influences an alternating current. This must be transmitted to the evaluation device via an isolating transformer. The isolating transformer is large and heavy, especially for higher contact wire voltages and expensive and can also be influenced by external fields or external potentials. Even The tensioning of the frame springs requires great effort while being effective the arrangement is limited to medium speeds due to the inertia of the frame must stay.

Aus der Erkenntnis, daß es nur einen Bruchteil der Leistung erfordert, den aerodynamischen Auftrieb zu steuern, als sie erforderlich wäre, um den gesamten Stromabnehmerrahmen direkt anzutreiben, entstand eine in der DE-OS 2 363 683 angegebene verbesserte Vorrichtung zur Steuerung der vertikalen Bewegung eines Stromabnehmerbügels in Abhängigkeit von der Kraft zwischen Kollektorschuh und Oberleitungsdraht. Dabei handelt es sich um eine Steuerung ohne Verwendung einer äußeren Leistungsquelle, d.h. die Einrichtung, die den Stromabnehmerbügel anhebt und absenkt, wird vollständig von der strömenden Luft angetrieben. Die Steuerung dieser Einrichtung erfolgt derart, daß ein auf dem Stromabnehmerkopf angeordneter und vor diesem den Fahrdraht beschleifender FUhlhebel verwendet wird, der durch Richtung und Größe der zu erwartenden Fahrdraht abweichung eine Relativbewegung gegenüber dem Stromabnehmerkopf erfährt und diese über eine Hebelanordnung auf eine oder mehrere Luftklappen im Sinne von deren Verschwenkung überträgt. Da wegen der kleinen Amplitude der Fahrdrahtschwankungen der notwendigerweise relativ kurze Fühlhebel nur sehr kleine Relativbewegungen gegenüber dem Stromabnehmerkopf ausfahren kann, muß die Hebelanordnung notwendigerweise eine sehr große Übersetzung aufweisen und daher mehrteilig ausgeführt sein.Realizing that it only takes a fraction of the work, to control the aerodynamic lift than would be required for the whole To drive pantograph frame directly, a given in DE-OS 2,363,683 arose improved device for controlling the vertical movement of a pantograph bracket depending on the force between the collector shoe and the catenary wire. Included it is a control without the use of an external power source, i.e. the device that raises and lowers the pantograph bracket becomes complete driven by the flowing air. This facility is controlled in such a way that that one arranged on the pantograph head and grinds the contact wire in front of it FUhlhebel is used, which is determined by the direction and size of the expected contact wire deviation experiences a relative movement with respect to the current collector head and this via a Lever arrangement on one or more air flaps in the sense of their pivoting transmits. Because of the small amplitude of the contact wire fluctuations of the necessarily relatively short feeler levers only very small movements relative to the pantograph head can extend, the lever assembly must necessarily have a very large translation have and therefore be made in several parts.

Bei Jeder großen mechanischen Ubersetzung tritt aber das Problem des Totganges auf. Durch diesen kommt es bei pendelnder Arbeitsweise zu stoßweiser Beanspruchung und damit zu erhöhtem Verschleiß. Die Anordnung vergrößer außerdem die Masse des Stromabnehmerkopfes und erhöht dessen Luftwiderstand. Ihre sicherlich sehr große Anfälligkeit gegenüber Vereisung sei letztlich erwähnt.With every large mechanical translation, however, the problem of Dead movement on. This results in intermittent stress when working pendularly and thus to increased wear. The arrangement also increases the mass of the Current collector head and increases its air resistance. Your certainly very big Ultimately, susceptibility to icing should be mentioned.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung anzugeben, der die geschilderten Mängel im Stand der Technik nicht anhaften und sie löst diese Aufgabe dadurch, daß die Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-Steuerklappe in ihrem Meßkreis ein aus einer fahrdrahtgespeisten Glimmlampe, einem Glasfaser-Lichtleiterbündel sowie einem Fotoempfänger bestehendes Lichtleitersystem, dessen Lichtstrom durch vom Anpreßdruck des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht abhängiges Einschwenken einer Blende in den Lichtweg steuerbar ist, und in ihrem Steuerkreis ein isolierandes Übertragungselement zur Weiterleitung von Antriebsenergie an einen Verstellmechanismus der Auftriebs-Steuerklappe aufweist.The object of the invention is to provide a control device which the deficiencies described do not adhere to the state of the art and it solves them Task in that the device for adjusting the buoyancy control flap in its measuring circuit a glow lamp fed by a contact wire, a fiber optic light guide bundle as well as a photo receiver existing light guide system, whose luminous flux through Swiveling in depending on the contact pressure of the pantograph head on the contact wire a diaphragm in the light path can be controlled, and an isolierandes in its control circuit Transmission element for forwarding drive energy to an adjustment mechanism the buoyancy control flap.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß die Energie für den Meßkreis gering ist und dem Fahrdraht über einen einfachen Vorwiderstand für den geringen Lampenstrom entnommen werden kann, daß zur Weiterleitung der Meßgröße eine von elektromagnetischen Feldern nicht beeinflußbare Energieform verwendet wird und daß der am Stromabnehmer anzuordnende Teil der Einrichtung eine sehr kleine Masse aufweist und sehr stoßfest ist. Die Erfindung gewährleistet eine völlige Trennung der Bezugspotentiale durch eine aerhalb des elektrischen Systembereichs stehende Signalübertragung.The advantage of the device according to the invention is that the Energy for the measuring circuit is low and the contact wire over one simple series resistor for the low lamp current can be seen that for forwarding the measured variable one which cannot be influenced by electromagnetic fields Form of energy is used and that the part of the device to be arranged on the pantograph has a very small mass and is very shock resistant. The invention ensures a complete separation of the reference potentials by one outside of the electrical system area standing signal transmission.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown.

Die Meßeinrichtung ist in einer tragflügelartigen Umkleidung 1 eines Stromabnehmerkopfes eingebaut, an deren hinterem Ende eine Auftriebs-Steuerklappe 2 angeordnet ist und an deren dem Fahrdraht zugewandten Fläche eine gefederte Schleifleiste 3 herausragt, die hier symbolisch für alle denkbaren Schleifleistenkombinationen stehen soll. An dieser Schleifleiste ist eine Blende 4 befestigt. Ebenfalls mit der Schleifleiste 3 ist eine Elektrode 5 einer Glimmlampe 6 leitend verbunden,deren zweite Elektrode 7 über einen Vorwiderstand 8 mit der Lokomotivmasse verbunden ist. Das Licht dieser Glimmlampe 6 wird durch eine Sammellinse 9 auf eine Stirnfläche eines Glasfaser-Lichtleiterbündels 10 geworfen. Die Stärke des von der Glimmlampe 6 ausgehenden und in das Glasfaser-Lichtleiterbündel 10 eindringenden Licht stromes wird durch die Blende 4 in dem Maße verändert, indem die Kohleschleifleiste 3 relativ zur Umkleidung 1 verschoben wird und ist somit ein Maß für die Größe dieser Verschiebung und damit für die Größe des diese Verschiebung bewirkenden Anpreßdruckes. Dieser dem Anpreßdruck proportionale Lichtstrom wird durch das Glasfaser-Lichtleiterbündel 10 zu einem im Inneren der Lokomotive angeordneten Fototransistor 11 geleitet und auf dessen lichtempfindlichen Bereich geworfen, so daß der Fototransistor 11 ausgesteuert wird. Die dem Lichtstrom und damit dem Anpreßdruck proportionale Ausgangsgröße des Fototransistors 11 wird in einem Regelverstärker 12 mit einem durch das Potentiometer 13 einstellbaren Sollwert verglichen und verursacht bei Abweichungen von diesem Sollwert eine entsprechende Ausgangsgröße des Regelverstärkers 12, die über einen Verstarker 14 einen elektromechanischen Wandler 15 steuert.The measuring device is one in a wing-like casing 1 Built-in pantograph head, at the rear end of which there is a buoyancy control flap 2 is arranged and on the surface facing the contact wire a sprung contact strip 3 protrudes, which is symbolic of all conceivable sanding strip combinations should stand. A panel 4 is attached to this contact strip. Also with the sliding strip 3 is an electrode 5 of a glow lamp 6 conductively connected, the second electrode 7 is connected to the locomotive ground via a series resistor 8. The light from this glow lamp 6 is directed through a converging lens 9 onto an end face a fiber optic bundle 10 thrown. The strength of the glow lamp 6 outgoing and penetrating into the fiber optic bundle 10 light stream is changed by the panel 4 to the extent that the carbon contact strip 3 is relatively is moved to the casing 1 and is therefore a measure of the size of this shift and thus for the size of the contact pressure causing this shift. This Luminous flux proportional to the contact pressure is transmitted through the fiber optic light guide bundle 10 to one inside the locomotive arranged phototransistor 11 passed and thrown onto its photosensitive area, so that the phototransistor 11 is controlled. The one proportional to the luminous flux and thus the contact pressure Output of the phototransistor 11 is in a control amplifier 12 with a compared by the potentiometer 13 adjustable setpoint and caused at Deviations from this nominal value result in a corresponding output variable of the control amplifier 12, which controls an electromechanical converter 15 via an amplifier 14.

Als solcher kann etwa ein Stellmotor oder ein Drehmomentgeber vorgesehen sein, der über eine aus teleskopartig längsverschieblichen Teilen bestehenden Welle 16 aus Isoliermaterial die Verstellung der Klappe 2 bewirkt. Dazu weist diese einen Antriebsmechanismus 17 auf, der etwa aus einem Paar von in Eingriff stehenden Kegelrädern bestehen kann, von denen eines am Ende der Welle 16 und das zweite auf der Achse 18 der Auftriebs-Steuerklappe 2 angeordnet ist.A servomotor or a torque transmitter, for example, can be provided as such be that of a shaft consisting of telescopically longitudinally displaceable parts 16 made of insulating material causes the flap 2 to be adjusted. To do this, this has one Drive mechanism 17, which consists of a pair of meshing bevel gears may exist, one of which at the end of the shaft 16 and the second on the axis 18 of the lift control flap 2 is arranged.

Es ist hier auch die Verwendung einer pneumatischen oder hydraulischen Verstelleinrichtung denkbar. Bei dieser wäre als elektromechanischer Wandler ein Organ zur Steuerung von Druck- oder Durchflußmenge eines pneumatischen oder hydraulischen Steuermediums, etwa in Form eines Elektroventils und ein pneumatischer oder hydraulischer Antriebsmechanismus für die Auftriebs-Steuerklappe vorzusehen.There is also the use of a pneumatic or hydraulic one here Adjusting device conceivable. This would be an electromechanical converter Organ for controlling the pressure or flow rate of a pneumatic or hydraulic Control medium, for example in the form of an electrovalve and a pneumatic or hydraulic one Provide drive mechanism for the lift control flap.

1 Figur 1 Patentanspruch1 Figure 1 claim

Claims

Claim device for adjusting the lift control flap depending on the contact pressure of the pantograph head on the contact wire for one vertically guided high-speed pantograph consisting of a frame, a on this resiliently arranged pantograph head and at least one adjustable The buoyancy control flap consists of the parts of the pantograph exposed to the air flow are provided with flow-stabilizing coverings and the current collector head formed by a lightweight construction made of insulating material flow-stabilizing cladding is surrounded, from which the contact strips of the The pantograph head protrudes and the adjustable buoyancy control flap a part of this airfoil-like casing is, d u r c h e k e n n z e i c h n e t that the device for adjusting the buoyancy control flap (2) in its measuring circuit a glow lamp (6) fed by a contact wire, a fiber optic light guide bundle (10) and a photo receiver (11) existing light guide system, its luminous flux Irch pivoting dependent on the contact pressure of the pantograph head on the contact wire a diaphragm (4) can be controlled in the light path, and an isolating one in its control circuit Transmission element for forwarding drive energy to an adjustment mechanism the buoyancy control flap (2).