DE3133625C2 - - Google Patents
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- DE3133625C2 DE3133625C2 DE19813133625 DE3133625A DE3133625C2 DE 3133625 C2 DE3133625 C2 DE 3133625C2 DE 19813133625 DE19813133625 DE 19813133625 DE 3133625 A DE3133625 A DE 3133625A DE 3133625 C2 DE3133625 C2 DE 3133625C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
- B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
- B60L5/22—Supporting means for the contact bow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
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- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromabnehmer für Schnellbahnen mit Wippe
und Gestell sowie Mitteln zur Absorption und Dämpfung von Schwingungsenergie.
Ein derartiger Stromabnehmer ist aus der Revue G´n´rale des
Chemins de Fev, Sept. 1970, S. 492-505 bekannt.
Stromabnehmer führen Triebfahrzeugen die erforderliche Energie aus der Fahrlei
tung zu, wobei die Stromzuführung im gesamten Geschwindigkeitsbereich des elek
trischen Triebfahrzeuges möglichst ohne Unterbrechungen bei geringstem Verschleiß
an Fahrdraht und Stromabnehmer erfolgen soll. Es sind verschiedene Konstruk
tionen solcher Stromabnehmer bekannt. Der lange Zeit bei der deutschen Reichs
bahn verwendete Einheitsstromabnehmer ist ein Scherenstromabnehmer und besteht
aus einem Rahmen mit Tragisolatoren, einer Schere mit Federung, einem Schleif
bügel und einem Antrieb mit Steuerung. Der in den Scheitelgelenken drehbar ge
lagerte Schleifbügel wird wegen seiner die Unebenheiten der Fahrleitung aus
gleichenden Dreh- und Wippenbewegung als "Wippe" bezeichnet. Solche Scherenstrom
abnehmer sind jedoch nur bis zu Geschwindigkeiten von etwa 160 km/h geeignet. Es
wurde versucht, durch einseitig wirkende hydraulische Dämpfer und spezielle Wippen
federn die Eigenschaften des Schwerenstromabnehmers zu verbessern. Infolge von
Brüchen an Wippenbauteilen kam es jedoch oft zu Störungen.
Besser geeignet, auch für höhere Geschwindigkeiten, sind sogenannte Doppel-Etagen
pantographen, bei denen zwischen der Hauptschere und Wippe noch eine zweite wesent
lich kleinere Schere zwischengeschaltet ist. Diese ist gefedert und eventuell auch
hydraulisch gedämpft. Mit der kleineren Masse kann den kleinen hochfrequenten
Fahrdrahtunebenheiten besser gefolgt werden. (z. B. GB-PS 13 86 374). Derartige
Stromabnehmer sind recht aufwendig und auch schwer. Fahrzeuge mit Stromabnehmer
sowie die Fahrleitung sind schwingungsfähige Teilsysteme, die über die Kontakt
kraft zu einem Gesamtsystem gekoppelt sind. Ideal wäre ein genau paralleler Ver
lauf von Schienen und Kontaktbahn (Kontaktbahn=Weg der Wippe während der Fahrt).
Da jedoch die Elastizität der Fahrleitung an den Stützpunkten und in Feldmitte
verschieden sind, muß die Wippe einer periodischen Grundschwingung folgen. Durch
die Massenträgheit des Stromabnehmers, die Zick-Zack-Verlegung des Fahrdrahtes
und äußere Einflüsse z. B. durch Wind ergibt sich ein komplexer Bewegungsablauf,
der durch die sich überlagernden Störwirkungen eine undefinierte Form annimmt.
Die für solche Systeme zu treffenden Untersuchungen hinsichtlich ihrer Schwing
fähigkeit werden z. B in Revue G´n´rale des Chemins de Fer, Sept. 1970, S. 492
bis 505, ebenso vorgestellt, wie entsprechende Modelle mit Massenaufteilungen.
Die letztgenannte Veröffentlichung behandelt dabei auch bereits einstufige Halb
scheren-Stromabnehmer mit Wippe. Solche, insbesondere Einholm-Stromabnehmer
sind einfach im Aufbau, haben eine erheblich reduzierte Masse und sind deshalb
für hohe Bahngeschwindigkeiten besser geeignet. Ein Einholm-Stromabnehmer be
steht aus dem Grundrahmen für den Aufbau auf dem Fahrzeug, aus einem Gestell
mit Unterarmen, Oberarmen und Kuppelstange sowie der Dämpfung. Das Gestell trägt
oben die Wippe, bestehend aus Schleifstückträger, Schleifstücken und Auflauf
hörnern (Elektrische Bahnen, 49, 1978, H. 7, S. 168 bis 175).
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stromabnehmer dieser Art so auszulegen, daß
ohne großen Aufwand rückwirkungsfrei ein großer Teil der auf ihn treffenden
Wellen verzehrt wird. Dies soll durch eine spezielle Abstimmung der Dämpfung von
Gestell und Wippe sowie der Wippenfeder erreicht werden.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Es wird damit eine weitgehende Entkopplung der schwingfähigen Elemente des Strom
abnehmers erreicht, so daß die schwere Gestellmasse bei den Kontaktkräften nicht
in Erscheinung tritt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In Fig. 1
wird der grundsätzliche Aufbau eines Einholm-Stromabnehmers dargestellt, soweit
er für die Erfindung von Bedeutung ist. In Fig. 2 sind symbolisch die zu berück
sichtigenden Parameter dargestellt.
Über der Fahrschienenoberkante 1 befindet sich ein elektrisches Triebfahrzeug 2,
darauf ist ein Grundrahmen 3 des Stromabnehmers montiert. Der bewegliche Teil des
Stromabnehmers besteht aus einem Gestell 4, einer Wippe 5, einer Wippenfeder mit
Dämpfung 6 und einem Dämpfer 7. Die Wippe beweg sich an einem Fahrdraht 8.
Von besonderer Bedeutung ist, daß die Masse der Wippe mit den Schleifstücken, eben
so die Masse des Gestells im Hinblick auf günstiges dynamisches Verhalten des
Stromabnehmers möglichst gering gehalten werden sollte. Ferner sollte die Wippe
mit den Schleifstücken so mit dem Gestell gekoppelt sein, daß diese die über
lagerten Störbewegungen aus
führen können und das Gestell trotzdem weitgehend in Ruhe
bleibt. Erst bei größeren Nachführbewegungen sollte sich
das Gestell in Bewegung setzen. Schließlich sollten die
Eigenfrequenzen der Stromabnehmerteile so abgestimmt sein,
daß Resonanzerscheinungen zwischen Stromabnehmer, Fahrlei
tung und Triebfahrzeug keine kritischen Werte annehmen,
Da verschiedene Teile ("Massenelemente") des sich bewegen
den Gestells verschieden stark beschleunigt werden, führt
man als rechnerische Größe die in der Gestell-Oberkante
konzentriert gedachte und auf diese "reduzierte" Gestell
masse ein. In Fig. 2 ist die reduzierte Masse des Gestells
mit m₁ dargestellt. Die reduzierte Masse der Wippe ist mit
m₂ bezeichnet. Mit d₁ ist die effektive, d. h. an der Ober
kante des Gestells wirksame Dämpfung des Gestells und d₂
die Dämpfung der Wippe und mit f die Federkonstante der
Wippenfederung bezeichnet. Ist D₁ die direkte Dämpfung des
Dämpfers 7 und ist u das Verhältnis der Hubgeschwindigkeit
der Oberkante des Gestells zur Hubgeschwindigkeit des Dämp
fungszylinders, so wird d₁=D₁/u². Der Fahrdraht sei mit
der Zugkraft S gespannt und habe die Massenbelegung µ d.i.
Masse pro Längeneinheit. Es ist allgemein bekannt, daß die
Masse m₂ der Wippe so klein wie möglich sein soll. Auch das
Gestell sollte möglichst leicht sein. Konstruktiv lassen
sich die Massen m₁ und m₂ nur in relativ engen Grenzen be
einflussen und werden daher als fest vorgegeben betrachtet.
Ebenso seinen die Daten des Fahrdrahtes fest vorgegeben.
Damit sich die Eigenschwingungen des Gestells und der Wip
pe nicht gegenseitig beeinflussen ist die Bedingung zu re
alisieren, daß die Dämpfungskonstanten d₁ und d₂ gleich
sind. Nach der Erfindung muß dann die Federkonstante f der
Wippenfeder der Bedingung genügen
f=d₁d₂/m₁=d₁²/m₁ (2)
Da der Stromabnehmer auch einen möglichst großen Teil der
Energie der auf ihn treffenden Wellen verzehren soll, muß
sein.
In einem Ausführungsbeispiel seien Fahrdrähte für die Hoch
geschwindigkeitsstrecken vorgesehen, die mit S=15 000 N
gespannt sind und die Masse µ=1,068 kg/m haben. Die Dämp
fungskonstanten werden dann d₁=d₂=253,1 kg/s. Ist die
reduzierte Masse des Gestells m₁=15,7 kg, so ist die Fe
derkonstante der Wippenfeder nach der angegebenen Bezie
hung f=4080 N/m.
Hat der Stromabnehmer, der sich mit der Fahrgeschwindig
keit v [m/s] bewegt, einem Fahrdraht mit der Steigung s
gegen Schienenoberkante zu folgen, so daß die Fahrdrahthö
he FH sich vergrößert, so wird infolge der Dämpfung d₁ des
Gestells die Kontaktkraft F k um den Betrag
erniedrigt - darin ist c die Wellenfortpflanzungsgeschwin
digkeit im Fahrdraht - unmittelbar bei Eintritt in diese
Fahrdrahtsteigung sogar um den Betrag 2b sS. Die Differenz
zwischen diesen beiden Kontaktkrafterniedrigungen wird sehr
rasch gemäß der Exponentialfunktion e-pt mit p=2d₁/m₂ ab
gebaut.
Der Stromabnehmer nach der Erfindung besitzt keinerlei Re
sonanzfrequenzen und kann daher durch die Schwingungen des
Lokomotivdaches nicht zu unliebsamen Eigenschwingungen an
geregt werden. Er verhält sich den Fahrdrahtschwingungen
gegenüber wie eine ungefederte, aber gedämpfte Masse, die
schnell ohne störende Nachschwingungen auf die Wellen im
Fahrdraht reagiert.
Claims (1)
- Stromabnehmer für Schnellbahnen mit Wippe und Gestell sowie Mitteln zur Absorption und Dämpfung von Schwingungsenergie, dadurch gekennzeichnet, daß - bei einer vorgegebenen Masse m₂ der Wippe (5) und einer vorge gebenen, jedoch auf die Oberkante des Gestells (4) bezogenen dynamisch reduzierten Masse m₁ des Gestells (4) sowie bei vorgegebener Spannung S und Massenbelegung μ des Fahrdrahtes (8) - die Dämpfungskonstanten d₁ des Gestells (4) und d₂ der Wippe (5) sowie die Federkonstante f der Wippenfeder (6) folgende Bedingungen erfüllen: 1. d₁ = d₂ = 2 μ · Swobei die Massenbelegung μ der Quotient aus Masse und Länge des Fahrdrahtes (8) ist und2. f = d₁²/m₁.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813133625 DE3133625A1 (de) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | "stromabnehmer fuer schnellbahnen" |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813133625 DE3133625A1 (de) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | "stromabnehmer fuer schnellbahnen" |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3133625A1 DE3133625A1 (de) | 1983-03-03 |
DE3133625C2 true DE3133625C2 (de) | 1989-03-16 |
Family
ID=6140091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813133625 Granted DE3133625A1 (de) | 1981-08-21 | 1981-08-21 | "stromabnehmer fuer schnellbahnen" |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3133625A1 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH066906A (ja) * | 1992-06-18 | 1994-01-14 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 集電装置 |
CN102975736B (zh) * | 2012-12-15 | 2015-01-21 | 济南大学 | 克服气流阻力的转向架整流装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2140721A6 (de) * | 1971-03-17 | 1973-01-19 | Faiveley Ets |
-
1981
- 1981-08-21 DE DE19813133625 patent/DE3133625A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3133625A1 (de) | 1983-03-03 |
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