DE2831396B2

DE2831396B2 - Device for adjusting the buoyancy control flap for a vertically guided high-speed pantograph

Info

Publication number: DE2831396B2
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: 1980-03-20
Also published as: DE2831396C3; CH630011A5; ATA533977A; AT352181B; DE2831396A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-Steuerklappe für einen Hochgeschwindigkeits-Stromabnehmer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a device for adjusting the lift control flap for a High-speed pantograph according to the preamble of the claim.

Eine solche Einrichtung ist in der älteren Patentanmeldung Aktenzeichen P 28 30 027.8-32 beschrieben.Such a device is described in the earlier patent application file number P 28 30 027.8-32.

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 abhängig. Dem Hersteller bietet sich daher bekanntlich als eine Maßnahme zur Verbesserung der Stromabnahme eine möglichst leichte Ausbildung des Stromabnehmerkopfes an.Catenaries are occurring along the route Differences in the contact wire height are unavoidable due to the point-wise suspension of the contact wire. There the pantograph head must follow these height differences when driving on the contact line, it must have a Up and down movement with a small amplitude but with high acceleration at high speeds do. The forces required to accelerate its mass are the square of the driving speed and linear in amplitude, i.e. H. from the slack of the contact wire as well as from the reduced Weight of the pantograph dependent. 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.

Die auf den Stromabnehmer wirkenden Vertikalkräfte treten abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen auf. Einmal erfolgt durch den abwärts 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.The vertical forces acting on the pantograph occur alternately in opposite directions. Once the downward moving contact wire lowers the current collector against its spring force, then the current collector must be tracked by this spring force to the upward moving contact wire so that no contact separation occurs. Both movements are counteracted by the acceleration forces, which among other things depend on the square of the driving speed. It is therefore advisable to change the spring force of the pantograph, ie the contact pressure, depending on the speed.

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 Aupreßdrukkes vorgenommen werden, um das Abschleudern der Schleifkontakte von der Fahrleitung zu vermeiden, gleichzeitig erhöht sich dabei jedoch der Verschleiß.These act on the pantograph, increasing quadratically with the speed of travel Acceleration forces lead to the known difficulties at very high driving speeds regarding spark-free current consumption and wear. With regard to the absence of sparks, up to one certain limit a gain of the Aupreßdrukkes can be made to throw off the To avoid sliding contacts from the catenary, but at the same time the wear increases.

Eine Anordnung zur Veränderung des Anpreßdrukkes durch Veränderung der Spannung der Rahmen-An arrangement for changing the contact pressure by changing the tension of the frame

^ Hubfedern ist durch die AT-PS 2 32 039 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. Aus der Erkenntnis, daß es nur einen Bruchteil der Leistung erfordert, den aerodynamischen Auftrieb zu^ Hubfedern became known through AT-PS 2 32 039. An inductive measuring element with one of the change in length of the clamp pressure spring and thus the contact pressure proportional change in inductance affects an alternating current. This must have an isolating transformer are transmitted to the evaluation device. The isolating transformer is particularly suitable for higher Contact wire voltages are large, heavy and expensive and also due to external fields or external potentials influenceable. Also, the tensioning of the frame springs requires great effort while being effective the arrangement must remain limited to medium speeds because of the inertia of the frame. Realizing that it only takes a fraction of the power to add aerodynamic lift

JO steuern, als sie erforderlich wäre, um den gesamten Stromabnehmerrahmen direkt anzutreiben, entstand eine in der DE-OS 23 63 683 angegebene verbesserte Vorrichtung zur Steuerung der vertikalen Bewegung eines Stromabnehmerbügels in Abhängigkeit von derJO control when it was required to drive the entire pantograph frame directly was created a specified in DE-OS 23 63 683 improved device for controlling the vertical movement a pantograph bracket depending on the

J5 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 Her strömenden Luft angetrieben. Die Steuerung dieser Einrichtung erfolgt derart, daß ein auf dem Stromabnehmerkopf angeordneter und vor diesem den Fahrdraht beschleifender Fühlhebel verwendet wird, der durch Richtung und Größe der zu erwartenden Fahrdrahtabweichung 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 Pahrdrahtschwankungen der notwendigerweise relativ kurze Fühlhebel nur sehr kleine Relativbewegungen gegenüber dem Stromabnehmerkopf ausführen kann, muß die Hebelanordnung notwendigerweise eine sehr große Übersetzung aufweisen und daher mehrteilig ausgeführt sein. Bei jederJ5 Force between the collector shoe and the catenary wire. This is a control without Use of an external power source, i.e. the device that lifts the pantograph bracket and is driven entirely by flowing air. This facility is controlled such that one arranged on the pantograph head and grinds the contact wire in front of it Feeler lever is used, which is determined by the direction and size of the expected contact wire deviation Relative movement with respect to the current collector head experiences and this via a lever arrangement on a or transmits several air flaps in the sense of their pivoting. Because of the little ones The amplitude of the pair wire fluctuations of the necessarily relatively short feeler lever is only very small Can perform relative movements with respect to the current collector head, the lever assembly must necessarily have a very large translation and therefore be made in several parts. With everyone

großen mechanischen Übersetzung tritt aber das Problem des Totganges auf. Durch diesen kommt es bei pendelnder Arbeitsweise zu stoßweiser Beanspruchung und damit zu erhöhtem Verschleiß. Die Anordnung vergrößert außerdem die Masse des Stromabnehmerkopfes und erhöht dessen Luftwiderstand. Ihre sicherlich sehr große Anfälligkeit gegenüber Vereisung sei letztlich erwähnt.large mechanical translation, however, the problem of backlash occurs. Through this it comes at pendular working method to intermittent stress and thus to increased wear. The order also increases the mass of the pantograph head and increases its aerodynamic drag. Yours certainly Finally, a very high susceptibility to icing should be mentioned.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-Steuerklappe anzugeben, die ohne Totgang arbeitet und bei der ein Trennübertrager nicht erforderlich ist.The object of the invention is to provide a device for adjusting the lift control flap, which works without backlash and in which an isolating transformer is not required.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.This object is achieved by the characterizing features of the patent claim.

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 außerhalb 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 can be taken from the contact wire via a simple series resistor for the low lamp current, that a form of energy that cannot be influenced by electromagnetic fields is used to transmit the measured variable is used and that the part of the device to be arranged on the pantograph is a very small one Has mass and is very shock-resistant. The invention ensures a complete separation of the reference potentials due to signal transmission outside the electrical system area.

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

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 soii. An dieser Schleifleiste ist eine Blende 4 befestigt Ebenfalls mit der Schleifleiste 3 ist eine Elektrode 5 einer Glimmlampe 6 leitertd verbunden, deren zweite Elektrode 7 über einen Vorwiderstand 8 mit der Lokomotivmasse verbunden ist. Das 2ί 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 Lichtstromes wird durch die Blende 4 in Jo dem Maße verändert, in dem 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 Regeiverstärker 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 Verstärker 14 einen elektromechanischen Wandler 15 steuert. Als solcher kann etwa ein Stellmotor oder ein Drehmomentgeber vorgesehen sem, der über eine aus teleskopartig längsverschieblichen Teilen bestehenden Welle 16 aus Isoliermaterial die Verstellung der Klappe 2 bewirkt. Dazu weist diese einen -\. itriebsmechanismus Ϊ7 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.The measuring device is installed in a wing-like casing 1 of a current collector head, at the rear end of which a lift control flap 2 is arranged and at its facing the contact wire Surface a sprung contact strip 3 protrudes, which is symbolic here for all conceivable contact strip combinations stand soii. A cover 4 is attached to this contact strip, which is also connected to the contact strip 3 one electrode 5 of a glow lamp 6 is conductively connected, the second electrode 7 of which via a series resistor 8 is connected to the locomotive ground. The 2ί Light from this glow lamp 6 is directed through a converging lens 9 onto an end face of a glass fiber light guide bundle 10 thrown. The strength of the emanating from the glow lamp 6 and into the fiber optic light guide bundle 10 penetrating luminous flux is through the aperture 4 in Jo changed to the extent to which the carbon grinding strip 3 is moved relative to the casing 1 and is thus a measure for the size of this shift and thus for the size of the effect causing this shift Contact pressure. This luminous flux, which is proportional to the contact pressure, is transmitted through the fiber optic light guide bundle 10 passed to a arranged in the interior of the locomotive phototransistor 11 and on its light-sensitive area thrown, so that the phototransistor 11 is controlled. The luminous flux and thus the contact pressure proportional output of the phototransistor 11 is in one Regeiver Amplifier 12 compared with a setpoint adjustable by the potentiometer 13 and causes at Deviations from this setpoint value a corresponding output variable of the control amplifier 12, which has a Amplifier 14 controls an electromechanical converter 15. As such, a servomotor or a Torque transducer provided sem, which consists of a telescopic longitudinally displaceable parts Shaft 16 made of insulating material causes the flap 2 to be adjusted. This has a - \. drive mechanism Ϊ7 on, which is roughly made up of a pair of engaged standing bevel gears, of which one at the end of the shaft 16 and the second on the axis 18 the lift control flap 2 is arranged.

Es 'st hier auch die Verwendung einer pneumatischen oder hydraulischen Verstelleinrichtung denkbar. Bei dieser wäre als elektromechanischer Wandler ein Organ zur Steue^rung von Druck- oder Durchflußmenge eines pneumatischen oder hydraulischer. Steuermediums, etwa in Form eines Elektroventils und ein pneumatischer oder hydraulischer Antriebsmechanismus für die Auftriebs-Steuerklappe vorzusehen.The use of a pneumatic or hydraulic adjusting device is also conceivable here. In this would be a member for Steue as an electromechanical transducer ^r ung of pressure or flow rate of a pneumatic or hydraulic. Provide control medium, for example in the form of an electrovalve and a pneumatic or hydraulic drive mechanism for the buoyancy control flap.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentanspruch: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, which consists of a frame, one on this resiliently arranged pantograph head and at least one adjustable buoyancy control flap consists, with the parts of the pantograph exposed to the air flow with flow stabilizing Casings are provided and the pantograph head of a lightweight construction Airfoil-like flow stabilizing cladding made from insulating material is surrounded, from which protrude the contact strips of the current collector head and in which the adjustable buoyancy control emblem is a part of this wing-like casing, characterized in, that the device for adjusting the buoyancy control flap (2) in their Measuring circuit made up of a glow lamp (6) fed by a contact wire and a bundle of glass fiber optics (10) and a photo receiver (11) existing light guide system, the luminous flux of which by from Contact pressure of the pantograph head on the contact wire-dependent pivoting of a cover (4) is controllable in the light path, and in its control circuit an isolating transmission element (Shaft 16) for the transmission of drive energy to an adjustment mechanism of the lift control flap (2).