-
Einrichtung zur Stromabnahme für elektrische Fahrzeuge. Die Stromabnahme
bietet besonders bei schienenlosen Bahnen große Schwierigkeiten, da die Brauchbarkeit
der ganzen Einrichtung von der Bewegungsfreiheit des Fahrzeuges und damit in vieler
Hinsicht von der Art der Stromabnahme abhängt, d. h. von der Ausbildung des auf
den Leitungsdrähten arbeitenden Organs und der Befestigung, Führung und Spannung
des Speisekabels. Die Ausbildung des stromabnehmenden 0rgans wieder erfordert, wie
im vorliegenden Falle, eine angepaßte Ausgestaltung der Stromzuführung an Stellen,
wo die Leitung die Straßenseite wechselt.
-
Die Erfindung löst nun diese praktischen Anforderungen durch entsprechende
Ausbildung aller zusammenarbeitenden Teile in solcher Weise, daß das Fahrzeug von
der Leitungsführung praktisch unabhängig wird.
-
Die Zeichnung zeigt in den Abb. x bis 3
eine beispielsweise
Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kontaktwagens für drei übereinanderlaufende
Leitungsdrähte im Schnitt bzw. in Seitenansicht in schematischer Darstellung, und
zwar mit je zwei Kontakträdern auf jeder Radachse sowie eine seitliche Führung (Abb.
3).
-
Der Kontaktwagen besteht in der dargestellten Ausführungsform für
Drehstromanlagen aus drei Teleskoprohren x, 2, 3 (Traggestell), von welchen jedes
einen Polwagen trägt. jeder derselben besteht aus einem Rahmen auf welchem zwei
Kontakträder 5, 6 angebracht sind, die hintereinander auf dem Leitungsdrahte
a, b, c laufen. jeder der Rahmen 4 ist in dem zugehörigen Teleskoprohr um
eine wagerechte Achse g schwenkbar gelagert, die überdies in den Lagern des Teleskoprohrs
längsverschiebbar ist. Zweckmäßig ist jedes der übrigen Teleskoprohre mit dem die
Stromzuleitung zum Fahrzeug tragenden Teleskoprohr mit einer Zugfeder 8 bzw. 9 verbunden.
Die Teleskoprohre sind ineinander vorteilhaft auf Kugellagern io bzw. 1i gelagert,
so daß sich eine leichte Schwenkbarkeit der Polwagen um die Senkrechte ergibt.
-
Die Kontaktorgane des so ausgestalteten Wagens können alle durch äußere
Bedingungen gegebenen Lageänderungen durchführen; der Abstand der Polwagen voneinander
folgt dem Abstande der Leitungsdrähte. Liegen die Leitungsdrähte nicht in einer
Ebene, so kann eine entsprechende Seitenverschiebung des einen oder anderen Wägelchens
eintreten. Der ganze Teleskoprahmen kann sich schiefstellen (Abb. 2), d. h. der
oberste oder unterste Polwagen kann den anderen voreilen, wie beispielsweise beim
Anlaufen. Der Teleskoprahmen kann sich außerdem windschief einstellen, und die Polwagen
können sich gegeneinander verschwenken und verdrehen, was insbesondere in Kurven
wegen des Voreilens der Wägelchen wichtig ist; da dieselben nicht gleichzeitig in
die Kurve gelangen. Durch die Federn wird das Bestreben des ganzen Kontaktwagens,
sich aufzurichten, verstärkt und der mechanische Zug übertragen. Die Kontaktorgane
können aus diesen Gründen frei den Leitungen folgen, dem verschiedenen Durchhange
nachgeben, wodurch ein möglichst funkenfreier, stetiger Lauf des Wagens erzielt
und die Möglichkeit des. Auftretens von Kräften, die Entgleisungen verursachen,
sicher vermieden wird. An und für sich hat jeder Polwagen die Neigung, da er in
labilem Gleichgewichtszustand auf dem Drahte läuft, seitlich umzukippen und herabzufallen.
Dies wird durch die Anordnung der Teleskoprohre verhindert, da die einzelnen, j
e mit einem Wägelchen verbundenen Rohre und damit die Polwagen selbst sich gegeneinander
abstützen.
-
Das unterste Teleskoprohr trägt drehbar einen Ausleger 12, an welchem
das Zuleitungskabel des Fahrzeuges befestigt ist. Diese Einrichtung, die später
noch eingehend beschrieben wird, ist derart ausgebildet, daß die Resultierende R
(Abb. 4) der Zugkraft unabhängig von der Stellung des Fahrzeuges zur Leitung das
Leitungsfeld stets innerhalb der äußersten Drähte, und zwar im wesentlichen an der
Stelle des mittleren Leitungsdrahtes schneidet. Hierdurch wird die Stabilität des
Kontaktorgans erhöht, da keine größeren Drehmomente des oberen oder unteren Wägelchens
um das mittlere entstehen können.
-
Der Ausleger 12 ist vorteilhaft am Teleskoprohr 3 schwenkbar angeordnet,
damit die Kraft R (Abb. 4) bei verschiedenen Stellungen des Fahrzeuges zum Kontaktwagen
zur Hauptsache eine Kegelfläche beschreibt, deren Spitze die angegebene Lage zum
Leitungsfeld hat.
-
Die Stromwege von den einzelnen Kontaktorganen zu den entsprechenden
Leitungen im Zuleitungskabel sind natürlich voneinander isoliert - in Abb. 2 sind
die Isolatoren schematisch dargestellt.
-
Für Strecken mit Abzweigungen oder Seitenwechsel wird jeder Polwagen
vorteilhaft mit zusätzlichen Kontakträdern 13 zweispurig ausgebildet, wie
dies Abb. i zeigt. Statt Kontaktrillenräder werden vorteilhaft Rollen 14 verwendet,
deren eine in Abb. 3 dargestellt ist. Diese Abbildung zeigt auch in schematischer
Darstellung die Anordnung von seitlichen Führungsrollen 15 und 16. Diese sind in
einem Abstande voneinander angeordnet, der der größten Breite der entsprechenden
Leitungselemente entspricht, so daß beim Befahren von Kurventeilen eine ruhige,
stetige Vorwärtsbewegung des Kontaktwagens erzielt wird. Die Lauffläche der Hauptrolle
14 andererseits ist so bemessen, daß auch beim Befahren schmaler Leitungsteile (z.
B. des freihängenden Leitungsdrahtes) ein Klemmen dieser Teile zwischen der Haupt-
und einer Seitenrolle sicher verhindert ist. Die Abb. 3 zeigt als seitliche Führungsorgane
Rollen, die um senkrechte Achsen drehbar sind; es können jedoch hierfür auch andere
Elemente, wie beispielsweise Gleitschienen o, dgl. verwendet werden.
-
Die Führung und Befestigung des Stromabnehmerkabels ist in den Abb.
4 bis 6 dargestellt. Die Abb. 4 zeigt die Einrichtung. in ihrer Wirkung an zwei
sich begegnenden Fahrzeugen. In Abb.5 ist die Stelleiiirichtung des Fahrzeuges für
das Zuleitungskabel schematisch im Längsschnitt dargestellt.
Im
Fahrzeuggestell ist eine Trommel 17 gelagert zum Aufwinden des stromzuführenden
Kabels 18, welches durch ein feststehendes Teleskoprohr rg und ein achsrecht in
diesem verschiebbares Rohr 2o läuft. Das Rohr 20 ist in irgendeiner Weise mittels
Walzen oder Kugellagern --i im Rohr ig geführt. Am oberen Ende trägt das Rohr zweckmäßig
ein Mundstück 22, das so geformt ist, daß bei den verschiedenen Lagen des Kabels
eine leichte Kabelbewegung gewährleistet und jedes Scheuern des Kabels an Kanten
ausgeschlossen ist. Die Trichterform des Mundstückes gestattet auch den Wechsel
der Straßenseite des Fahrzeuges ohne Umlegen des Kabels in der Einführung. An Stelle
des trichterförmigen Mundstückes kann natürlich auch eine Führungsrolle, Führungswalzen
o. dgl. verwendet werden.
-
Das Rohr 2o ist derart selbsttätig angetrieben, daß es beim Abwickeln
des Kabels von seiner Trommel (Vergrößerung der Entfernung des Fahrzeuges von der
Leitung) im Teleskoprohr ig emporsteigt, und zwar in solchem Ausmaße, daß der Tangentenwinkel
der Seilkurve des Kabels am Aufhängungspunkte am Kontaktwagen im wesentlichen unverändert
bleibt, d. h. die Lage der am Kontaktwagen angreifenden Resultierenden R (Abb.4)
aus dem Kabelzug und Kabelgewicht zum Kontaktwagen erhalten bleibt, was für die
Erhaltung der richtigen Lage des Kontaktwagens im Raume von Bedeutung ist. Die Kabeltrommel
17 steht beispielsweise unter Wirkung einer Feder, die die Trommel so zu verdrehen
sucht, daß das Kabel aufgewunden wird. Die Federspannung ist so bemessen, daß sie
bei ganz abgewickeltem Kabel dem Kabelgewicht so weit entgegenwirkt, daß das Straßenprofil
für die Durchfahrt anderer Fahrzeuge unter dem Kabel freibleibt. Erfolgt aus dieser
äußersten Stellung eine Annäherung des Fahrzeuges an die Leitung, so bewirkt die
mit der Kabeltrommel verbundene Feder das Aufwickeln eines entsprechenden Teiles
des Kabels.
-
Bei der in Abb. 5 dargestellten Ausführungsform der Kabeleinführung
in das Fahrzeug wird das Zugseil 23 des inneren Rohres 2o auf eine Trommel
24 aufgewickelt, die mit der Kabeltrommel 17 verbunden ist und solchen Durchmesser
im Verhältnis zur Kabeltrommel besitzt, daß bei verschiedener freier Kabellänge
(verschiedener Entfernung des Fahrzeuges von der Leitung) doch der Tangentenwinkel
der Resultierenden R gegen das Kontaktwagengestell infolge entsprechender Höheneinstellung
des Mundstückes 22 im wesentlichen konstant bleibt. Die Führung des Zugseils 23
kann beispielsweise in der in Abb. 5 dargestellten Weise erfolgen, wobei das Zugseil
zum größten Teile innerhalb des Teleskoprohres ig liegt. Der Antrieb des inneren
Rohres kann natürlich auch in anderer Weise, wie mittels Zahntrieb o. dgl. erfolgen.
-
Diese Einrichtung zur Führung des Kabels ergibt somit im Zusammenhange
mit dem Kontaktwagen eine Stabilisierung des letzteren und andererseits eine selbsttätige
Einstellung des frei hängenden Kabelteils in solcher Weise, daß begegnende Fahrzeuge
zwischen der Leitung und dem elektrisch angetriebenen Fahrzeug ungehindert hindurchfahren
können, was auch beispielsweise für den Betrieb an Ausweichstellen wichtig ist.
Diese Ausgestaltung des Einführungsgliedes kann natürlich auch im Zusammenhang mit
anderen Bauarten von Kontaktwagen Verwendung finden.
-
An Stelle der Kabeltrommel 17 kann auch vorteilhaft die in Abb. 6
in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellte Einrichtung verwendet werden.
Dieselbe besteht aus einer Reihe ortsfester Rollen 25 und einer zweiten Reihe einzeln
beweglicher Rollen 26. Das Kabel i8 läuft abwechselnd über eine ortsfeste undeinebeweglicheRolle.
DieRollen26 sind so verschiebbar angeordnet, daß ihre Entfernung von den Rollen
25 veränderlich ist. Die beweglichen Rollen 26 werden durch entsprechende Einrichtungen
(Federn, Gewichte o. dgl.) mit im wesentlichen konstantes Kraft in jene Lage gedrückt
oder gezogen, bei welcher die Entfernung von den ortsfesten Rollen am größten ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Einrichtung läuft ein Spannseil 27 abwechselnd
um eine bewegliche Rolle 26 und eine in einem ortsfesten Träger 28 gelagerte ortsfeste
Rolle 29. Dieses Spannseil ist bei 3o am ortsfesten Träger 28 befestigt und steht
an seinem freien Ende unter der Wirkung einer im wesentlichen konstanten Kraft.
Zu diesem Zwecke kann das freie Spannseilende mit irgendeiner geeigneten Spannvorrichtung
verbunden sein. Die Rollen 25 können auf einem gemeinsamen ortsfesten Träger 31
angeordnet sein.
-
Es kann die Einrichtung auch so ausgebildet sein, daß die an den beweglichen
Rollen 26 angreifenden Kräfte untereinander nicht gleich sind, sondern daß die von
der Spannvorrichtung ausgeübte Kraft, welche an derjenigen Rolle 26 angreift, die
dem ablaufenden Seilstück am nächsten liegt, am kleinsten ist und stufenweise gegen
das ortsfeste Seilende größer wird. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden,
daß die Rollen 29 gegen die Rollen 26 so verschieden versetzt sind (verschiedene
Angriffswinkel des Spannseils), daß die Resultierende der vom Spannseil auf die
beweglichen Rollen ausgeübten
Kräfte von Rolle zu Rolle gegen das
ortsfeste Ende 3z des Kabels 18 hinwächst. Der Zweck ergibt sich aus der Wirkungsweise.
-
Steigt die Zugkraft am freien Ende des Kabels 18, so wird die Einrichtung
durch Verschiebung der beweglichen Rollen gegen die ortsfesten Rollen 25 hin ein
entsprechendes Kabelstück abgegeben, bis wieder Gleichgewicht herrscht. Dabei wird
zuerst diejenige Rolle 26 gegen die Rollen 25 wandern, die dem freien Ende des Kabels
18 zunächst liegt (erste Rolle), da deren Widerstand gegen die Verschiebung am kleinsten
ist, denn bei den anderen Rollen 26 kommt noch der Reibungswiderstand auf den zwischenliegenden
Rollen in Betracht. Die erste Rolle wird, wenn das Gleichgewicht nicht früher erreicht
wird, so weit gegen die nächste Rolle 25 verschoben, bis sie beispielsweise durch
einen Anschlag angehalten wird. Hierauf beginnt die nächste bewegliche Rolle 26
gegen die ortsfesten Rollen 25 zu wandern `usw., bis so viel Kabel abgewickelt ist,
daß wieder Gleichgewicht herrscht. Sinkt der Zug am freien Kabelende, so spielt
sich der Vorgang des Aufwickelns wieder von Rolle zu Rolle ab. Wird die Einrichtung
so ausgeführt, daß die von der Spannvorrichtung auf die beweglichen Rollen ausgeübte
Kraft gegen das ortsfeste Kabelende 32 hin entsprechend steigt, so erfolgt das Aufwickeln
des Kabels (Verringerung der am freien Kabelende angreifenden Kraft) dadurch, daß
sicher zuerst die letzte bewegliche Rolle in die größte Entfernung von den ortsfesten
Rollen 25 wandert, hierauf die vorletzte usw. und schließlich die erste. Dies kann
für manche Zwecke er%\ ünscht sein.
-
Die ganze Einrichtung hat folgende Vorteile im Vergleich zur Trommel:
Die Masse der Einrichtung ist wesentlich geringer als bei der Trommel, und insbesondere
wird bei kleinen Änderungen der Kabellänge nur ein Teil der Einrichtung bewegt;
es wird beispielsweise nur die erste der beweglichen Rollen verschoben, die anderen
beweglichen Rollen und das zugehörige Kabelstück bleiben in Ruhe. Es ist daher die
Einrichtung empfindlicher. Die Kabellänge in der Einrichtung ist praktisch unbegrenzt
und nur eine Frage der Zahl der Rollen. Das Ende des Kabels kann bei 32 in fester
elektrischer Verbindung mit der übrigen Leitung stehen, so daß Schleifkontakte entfallen.
Andererseits entbehrt die Einrichtung nicht des Vorzuges der Trommel, daß nicht
stets das ganze Kabel in der Einrichtung relativ zu deren Teilen in Bewegung gerät,
wodurch die Abnutzung des Kabels vergrößert wird, sondern nur ein Teil, der dem
auf- bzw. abgewickelten Stück entspricht. Bei der an letzter Stelle angegebenen
Ausfühiungsform der Einrichtung erfolgt wie bei der Trommel das Abwickeln des Kabels
vom freien Ende an und das Aufwickeln im entgegengesetzten Sinne. Die ganze Einrichtung
kann für die verschiedensten Zwecke verwendet und denselben auch in der angegebenen
Weise besonders angepaßt werden.
-
Dadurch, daß das Fahrzeug sich frei von der Leitung entfernen kann,
wird es erforderlich, Vorsorge zu treffen für den Fall, daß der Kontaktwagen aus
irgendwelchen Gründen zurückgehalten wird, da bei Lösung des Kabels vom Kontaktwagen
hierbei der herabfallende, früher frei hängende Kabelteil eine Gefahr bilden würde.
Diesem Übelstande wird erfindungsgemäß in folgender Weise abgeholfen Am Kabel i8
ist eine Feder (Schraubenfeder) 33 angebracht (Abb. 4), die eine Streckung gestattet,
welche mindestens gleich dem gewöhnlichen Bremswege des Fahrzeuges ist. Das freie
Ende dieser Feder 33 wird mit dem Ausleger 12 des Kontaktwagens und das Ende des
Kabels 18 selbst mit dem Kontakt 34 (Stecker) am Kontaktwagen verbunden. Das Längenverhältnis
der normal belastetenFeder 33 und des Nabelendstückes ist derart gewählt, daß, wie
Abb. 4 zeigt, bei richtig laufendem Kontaktwagen das Kabelende 18' durchhängt, und
zwar in solchem Maße, daß die Kraftübertragung vom Kabel auf den Kontaktwagen bei
dessen Nachziehen stets durch die Feder 33 erfolgt, solange nicht der Kontaktwagen
aus irgendwelchen Gründen stecken bleibt. Die Verbindung des Kabels selbst mit dem
Anschlusse am Kontaktwagen bleibt daher im normalen Betriebe ungestört aufrecht.
Das Kabelende 18' ist bei 35 mittels eines Reißgliedes 36 mit dem Ausleger 12 des
Kontaktwagens verbunden, so daß der Steckkontakt 34 am Kontaktwagen gegen Zug gewöhnlich
vollkommen entlastet ist. Im Hauptkabel 18 ist vorteilhaft ein weiterer Stecker
37 angebracht, 'der zum Auswechseln des Kontaktwagens bei Begegnung von Fahrzeugen
außerhalb einer Ausweichstelle dient und gegenüber Lösung durch eine Zugkraft verriegelt
ist. Bei normaler Bewegung des Fahrzeuges spielt die Feder 33 innerhalb der Elastizitätsgrenze.
Die Dehnung ist durch die Streckung des Kabelendes 18' begrenzt. Bei normalem Betriebe
wird daher das Reißglied 36 nicht bis zum Bruch beansprucht. Wird aber der Kontaktwagen
beispielsweise durch einen Baum o. dgl. zurückgehalten, so tritt folgender Vorgang
ein: Das Fahrzeug bewegt sich weiter, es spannt sich zunächst das Kabel 18 und die
Feder 33;
dabei wird auch das Kabelende 18' gespannt, und nun erfolgt bei
weiterem Zuge der Bruch
des Reißgliedes 36. ' Dadurch gelangt die
Zugkraft zur Wirkung auf den Stecker 34 und trennt die Verbindung, wodurch das Kabel
und das Fahrzeug stromlos wird. Das Kabelende =8' kann trotz der Lösung vom Kontaktwagen
nicht herabstürzen, da die Verbindung durch die Feder 33 noch besteht.
-
Während des restlichen Teiles der Bewegung des Fahrzeuges wird allein
die Feder 33 gestreckt, die so bemessen ist, daß, wie erwähnt, die Strecklänge der
Feder mindestens gleich dem Bremswege des Fahrzeugs ist, so daß die Aufhängung des
Kabels am Kontaktwagen auch beim Eintritt solcher Ereignisse nicht gelöst und das
Herabstürzen des Kabels in jedem Falle sicher verhindert wird; es kann auch bei
Unterbrechung der Stromzuführung selbsttätige Bremsung vorgesehen sein.
-
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Kontaktwagens (Abb. i und 2) erfordert
eine besondere Ausgestaltung der Stromzuführung an jenen Stellen, wo die Leitung
die Straßenseite wechselt; es muß nämlich das Traggestell des Kontaktwagens stets
straßeneinwärts liegen, um eine einfache, den Bedürfnissen entsprechende Anlage
der Stromzuführung zu ermöglichen. Für eine zweckmäßige Ausgestaltung des Seitenwechsels
und die sichere Befahrung der Wechsel (Luftweichen) durch den Kontaktwagen erscheint
sodann die Ausstattung desselben mit einem zweiten Satz von Kontaktorganen (Rollen
13, Abb. _) vorteilhaft.
-
In den Abb. 7 und 8 sind diese Einrichtungen der Stromzuführung dargestellt.
Der Kontaktwägenwender (Abb.7) besteht aus einem Brückenstück 38, das in einem Arm
38' (Tragarm) schwenkbar aufgehängt ist. Die Betätigung der Brücke kann mittels
eines am Maste geführten Zugseiles erfolgen. Fährt beispielsweise ein Fahrzeug 39
von rechts ein, so befindet sich der Kontaktwagen in bezug auf die Fahrtrichtung
rechts vom Fahrzeuge. Fährt das Fahrzeug so weit, bis der Kontaktwagen auf der Brücke
38 steht, und wird die Brücke hierauf um =8o ° verschwenkt, so steht nun der Kontaktwagen
derart, daß bei Weiterbewegung des Fahrzeuges rechts der Leitung (Fahrzeug 40) das
Traggestell des Kontaktwagens (Teleskoprohre i, 2, 3, Abb. i) wieder zwischen Leitung
und Fahrzeug liegt. Da bei Benutzung solcher Wender das Fahrzeug anhalten muß, empfiehlt
sich in der Regel bei zweispurigen Kontaktwagen die Anwendung von Einrichtungen
gemäß Abb. 8 zum Wechsel der Straßenseite. Dabei können die Weichenzungen 41 unbeweglich
und gegeneinander so geneigt angeordnet sein, daß das Ausheben des Kontaktwagens
aus der einen Zunge, auf welcher er einfährt, selbsttätig durch das Auffahren der
Kontakträder der zweiten Spur auf die andere Zunge geschieht, und zwar dadurch,
daß die Wurzel der Zunge der einen Leitung höher und ihre Spitze tiefer liegt als
der gegenüberliegende Teil der Zunge der anderen Leitung. Durch die Anordnung eines
solchen Seitenwechsels wird erreicht, daß der Kontaktwagen immer mit der dem Fahrzeug
abgekehrten Spur auf den Leitungen läuft, wenn auch aus irgendwelchem Grunde die
Leitungen an einer Stelle auf der anderen Straßenseite geführt werden müssen. Der
Wechsel wird zweckmäßig von einem Mast 42 mit Tragarm 43 getragen.
-
Bei größter Betriebssicherheit infolge des selbsttätig und stoßfrei
stattfindenden Spurwechsels des Kontaktwagens wird so eine den Bedürfnissen entsprechende,
zweckmäßige und einfache Ausgestaltung der Stromzuführung, insbesondere auch in
den Weichen ermöglicht.