DE4404331A1

DE4404331A1 - Bauelemente einer Stromzuführung

Info

Publication number: DE4404331A1
Application number: DE19944404331
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bihler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-11
Filing date: 1994-02-11
Publication date: 1995-08-17

Description

Die Erfindung betrifft Bauelemente einer Stromzuführung, die für elektrifizierte Straßen benötigt werden.

In der Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 43 34 458.5 sind Großtrans porter und Fahrzeuge mit Normbreite beschrieben, die auf einer elektrifi zierten Straße verkehren.

Die Elektroantriebe dieser Fahrzeuge erfordern eine Stromzuführung großer Leistung. Die der Straße zugeordneten Bauelemente müssen dabei optisch ansprechend, leicht und zugleich stabil sein. Die dem Fahrzeug zugeordnete müssen geringes Gewicht und geringen Raumbedarf aufweisen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Bauelemente einer Strom zuführung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die geeignet sind, große Leistungen zu übertragen und dabei leicht, stabil und optisch anspre chend sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß je zwei Masten mit einem Querträger verbunden sind, daß an den Querträgern Tragseile befestigt sind, daß an den Tragseilen ein Stromnetz abgehängt ist, daß die Querkräfte des Stromnetzes an den Masten abgefangen werden, daß eine Freileitung mit den Tragseilen verbunden oder in diese integriert ist, daß Trafos entlang der Strecke verteilt sind, daß die Trafos Strom der Freileitung auf niedere Spannung umformen und in das in Abschnitte aufgeteilte Stromnetz einspeisen, daß das Stromnetz aus halbstarren Rasterfeldern besteht und daß Stromabneh mer frei unter dem Stromnetz gleiten und Strom kontinuierlich auf das Fahr zeug übertragen.

Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:
Die Bauelemente der Stromzuführung ermöglichen einen wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Verkehr auf der elektrifizierten Straße.

Die Fahrzeuge fahren dabei unbehindert wie auf einer Autobahn.

Das weitmaschige Stromnetz wirkt wie ein transparentes Band über der Straße und ist damit optisch ansprechend.

Im Gegensatz zu E-Loks sind die Fahrzeuge der elektrifizierten Straße leicht.

Die Erfindung wird an einem Beispiel anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Tragwerk des Stromnetzes in Ansicht,

Fig. 2 das Profil des Tragwerkes,

Fig. 3 ein Ausschnitt des Stromnetzes, perspektivisch,

Fig. 4 die Stromabnehmer in Draufsicht,

Fig. 5 die Stromabnehmer in Seitenansicht,

Fig. 6 das wergabhängige Strom- und Spannungsdiagramm.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen das Tragwerk des Stromnetzes. Je zwei Masten 1 sind mit einem Querträger 2 verbunden. An den Querträgern 2 sind die Trag seile 3 befestigt. An den Tragseilen 3 ist das Stromnetz 4 abgehängt. Unter dem Stromnetz 4 gleiten frei bewegliche Stromabnehmer, die nachfol gend beschrieben werden. Die Querkräfte des Stromnetzes 4 werden an den Masten 1 abgefangen. Um kleine Querschnitte zu ermöglichen, sind die Masten 1, die Querträger 2 und die Tragseile 3 aus festem bzw. hochfestem Stahl gefertigt. Eine Freileitung ist mit den Tragseilen 3 verbunden oder in diese integriert. Entlang der Strecke sind Trafos 5 verteilt, die den Strom der Freileitung von z. B. 15 kV in 3 kV umformen und in das in Abschnitte aufge teilte Stromnetz 4 einspeisen. Die Länge der Abschnitte bemißt sich dabei nach der zu übertragenden Leistung. Der Abstand der Masten 1 beträgt z. B. 40 m, das Lichtraumprofil z. B. 16 × 4,7 m. Im weiteren können die Trafos 5 auch mit Stichleitungen oder mit Erdkabeln verbunden sein.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt des Stromnetzes 4. Das Stromnetz 4 besteht aus halbstarren Rasterfeldern 6. Der Raster beträgt z. B. 0,6 m. Die Raster felder 6 werden aus flachen Quer- und Längsstäben 7, 8, 14 gebildet, die aus transparentem Kunststoff oder anderen transparenten Isolatoren bestehen. Die Rasterfelder 6 sind mit den Verbindern 9 an den Tragseilen 3 befestigt. Quer zur Fahrtrichtung sind die Quellen 10 und Senken 11 alternierend ange ordnet. Die Quellen 10 und Senken 11 sind unterhalb der Querstäbe 7 befes tigt. Mehrere Zu- und Ableitungen 12, 13 sind oberhalb der Längsstäbe 8 befestigt und mit den Quellen 10 und Senken 11 verbunden. Die Zu- und Ab leitungen 12, 13 bestehen aus Reinaluminium; die Quellen 10 und Senken 11 aus verschleißfestem Kontaktmaterial. Zwischen den Quellen 10 und Senken 11 sind insbesondere zwei Querstäbe 14 als Isolatoren angeordnet, die die Stromabnehmer mechanisch stabilisieren. Die Unterseiten der Querstäbe 14 sind mit einer verschleißfesten Gleitschicht versehen. Alle Zu- und Ab leitungen sind mit einer hellschimmernden Schicht überzogen, um im Verbund mit den transparenten Längs- und Querstäben 7, 8, 14 optisch leicht zu wirken. Dies und der sehr regelmäßige und schlanke Aufbau von Tragwerk und Raster feldern 6 wirkt insgesamt optisch ansprechend. Im weiteren werden nur Mate rialien gewählt, die korrosionsfest und gegen Bewuchs von Sporen usw. resi stent sind.

Fig. 4 zeigt die Stromabnehmer in Draufsicht. In der Offenlegungsschrift DE 42 05 519 A1 sind Stromabnehmer beschrieben, die den Strom diskontinu ierlich auf das Fahrzeug übertragen, wobei die Stromlücken durch Kurzzeit speicher ausgeglichen werden, um engste Radien fahren zu können. Die hier beschriebenen Stromabnehmer sind für größere - aber hinreichende - Radien ausgelegt mit dem Vorteil, daß der Strom kontinuierlich übertragen wird. Die Stromabnehmer 15 und 15′ und in geringem Abstand parallel dazu die Stromabnehmer 16 und 16′ sind hintereinander in Fahrtrichtung auf dem Fahr zeug angeordnet. Die aktiven Längen 17 der Stromabnehmer sind kürzer als die Abstände 18 zwischen den Quellen 10 und Senken 11. Die Differenz von Abstand 18 zu Länge 17, der interne Abstand 19, trennt die Stromabnehmer 15 und 15′ und die Stromabnehmer 16 und 16′ voneinander. Die Stromabnehmer 16, 16′ sind um das Maß 20 gegenüber den Stromabnehmern 15, 15′ verschoben. Das Maß 20 bestimmt dabei den zu fahrenden Mindestradius.

Fig. 5 zeigt die Stromabnehmer 15, 15′ in Seitenansicht. Die Stromabnehmer 16, 16′ sind zur Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet. Die Stromabnehmer 15, 15′ und 16, 16′ werden vom Fahrzeug aus federnd an das Stromnetz 4 an gedrückt. Die An- und Ablaufflächen sind nach unten gebogen.

Fig. 6 zeigt das wegabhängige Strom- und Spannungsdiagramm. Die Stromab nehmer 15, 15′ und 16, 16′ liegen in Parallelschaltung an der Spannung zwischen den Quellen 10 und Senken 11 an. Die Stromabnehmer 15, 15′ über tragen den Strom auf Anschluß 21, die Stromabnehmer 16, 16′ auf Anschluß 22. Die gestrichelte Linie stellt das Spannungsdiagramm für die Anschlüsse 21 und 22 in Fahrtrichtung dar. Mit schraffierten Flächen ist der Spannungs verlauf in Bereiche 23 aufgeteilt. Innerhalb der Bereiche 23 ist Anschluß 21 und Anschluß 22 unter Spannung. Außerhalb der Bereiche 23 ist entweder Anschluß 21 oder Anschluß 22 unter Spannung. Mit der durchgezogenen Linie wird das Stromdiagramm dargestellt. Mit den Schaltvorgängen einer Leistungselektronik wird innerhalb Bereich 23 der Strom von Anschluß 22 nach Zentralanschluß 24 verlagert. Anschließend wird im nächsten Bereich 23 der Strom von Anschluß 21 nach Zentralanschluß 24 verlagert. In alter nierender Folge wird so von Zentralanschluß 24 aus der Elektroantrieb des Fahrzeuges kontinuierlich mit Strom versorgt. Durch die geometrische An ordnung der Stromabnehmer 15, 15′ und 16, 16′ ergibt sich ein charakter istischer Wechsel von langen und kurzen Bereichen 23, die auch bei Rück wärtsfahrt das gleiche Bild ergeben. Die Schaltvorgänge bei der Strom verlagerung kehren sich jedoch bei Rückwärtsfahrt um. Bei Schräg- oder Kurvenfahrt werden die Bereiche 23 kleiner. Die geometrische Anordnung der Stromabnehmer 15, 15′ und 16, 16′ ist jedoch so ausgelegt, daß auch bei minimalem Kurvenradius oder maximaler Fahrgeschwindigkeit die Schalt zeit für die Stromverlagerung bei weitem ausreicht.

Die Stromverlagerung wird durch die Leistungselektronik so gesteuert, daß an den Stromabnehmern 15, 15′ und 16, 16′ keine erhöhten Stromdichten oder Lichtbögen entstehen.

Eine nachgeschaltete Leistungselektronik wandelt den eingespeisten Einphasen-Wechselstrom z. B. in Drehstrom um.

Claims

1. Bauelemente einer Stromzuführung, die für elektrifizierte Straßen benötigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Masten (1) mit einem Querträger (2) verbunden sind, daß an den Querträgern (2) Tragseile (3) befestigt sind, daß an den Tragseilen (3) ein Stromnetz (4) abgehängt ist, daß die Querkräfte des Stromnetzes (4) an den Masten (1) abgefangen werden, daß eine Freileitung mit den Tragseilen (3) verbunden oder in diese integriert ist, daß Trafos (5) entlang der Strecke verteilt sind, daß die Trafos (5) Strom der Freileitung auf niedere Spannung umformen und in das in Abschnitte aufgeteilte Stromnetz (4) einspeisen, daß das Stromnetz (4) aus halbstarren Rasterfeldern (6) besteht und daß Stromab nehmer (15, 15′ und 16, 16′) frei unter dem Stromnetz (4) gleiten und Strom kontinuierlich auf das Fahrzeug übertragen.

2. Bauelemente einer Stromzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterfelder (6) aus flachen Quer- und Längsstäben (7, 8, 14) gebil det werden, daß die Quer- und Längsstäbe (7, 8, 14) aus transparentem Kunst stoff oder anderen transparenten Isolatoren bestehen, daß die Rasterfelder (6) mit Verbindern (9) an den Tragseilen (3) befestigt sind, daß Quellen (10) und Senken (11) unterhalb der Querstäbe (7) alternierend befestigt sind, daß die Quellen (10) und Senken (11) aus verschleißfestem Kontaktmaterial bestehen, daß mehrere Zu- und Ableitungen (12, 13) oberhalb der Längsstäbe (8) befestigt und mit den Quellen (10) und Senken (11) verbunden sind, daß daß die Zu- und Ableitungen (12, 13) aus Reinaluminium bestehen, daß zwi schen den Quellen (10) und Senken (11) insbesondere zwei Querstäbe (14) als Isolatoren angeordnet sind, daß die Unterseiten dieser Querstäbe (14) mit einer verschleißfesten Gleitschicht versehen sind und daß die Zu- und Ableitungen (12, 13), die Tragseile (3) und Verbinder (9) mit einer hell schimmernden, korrosionsfesten Schicht überzogen sind.

3. Bauelemente einer Stromzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stromabnehmer (15, 15′) in geringem Abstand parallel zu zwei anderen Stromabnehmern (16, 16′) angeordnet sind, daß die jeweils zusammengehörenden Stromabnehmer (15, 15′ und 16, 16′) hintereinander in Fahrtrichtung auf dem Fahrzeug angeordnet sind, daß die aktiven Längen (17) der Stromabnehmer kürzer als die Abstände (18) zwischen den Quellen (10) und Senken (11) sind, daß ein interner Abstand (19) als Differenz der Längen (17) und Abstände (18) die zusammengehörenden Strom abnehmer (15, 15′ und 16, 16′) trennt, daß die Stromabnehmer′ (15, 15′) zu den parallelen Stromabnehmern (16, 16′) um ein bestimmtes Maß (20) verscho ben sind, daß dieses Maß (20) den zu fahrenden Mindestradius bestimmt, daß die An- und Ablaufflächen der Stromabnehmer (15, 15′ und 16, 16′) nach unten gebogen sind und daß die Stromabnehmer (15, 15′ und 16, 16′) federnd vom Fahrzeug aus an das Stromnetz (4) angedrückt werden.

4. Bauelemente einer Stromzuführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromabnehmer (15, 15′ und 16, 16′) in Parallelschaltung an der Spannung zwischen den Quellen (10) und Senken (11) anliegen, daß die Stromabnehmer (15, 15′ und 16, 16′) den Strom auf zwei getrennte Anschlüsse (21 und 22) übertragen, daß sich in Fahrtrichtung alternierend ein in längere und kürzere Bereiche (23) aufgeteilter Spannungsverlauf ergibt, daß innerhalb dieser Bereiche (23) beide An schlüsse (21 und 22) unter Spannung stehen, daß außerhalb dieser Bereiche (23) entweder der eine Anschluß (21) oder der andere Anschluß (22) unter Spannung steht, daß innerhalb der Bereiche (23) der Strom alternierend auf einen Zentralanschluß (24) verlagert wird, daß diese Verlagerung den Elektroantrieb des Fahrzeuges kontinuierlich mit Strom versorgt, daß diese Verlagerung durch die Schaltvorgänge einer Leistungselektronik bewirkt wird, daß dabei an den Stromabnehmern (15, 15′ und 16, 16′) keine erhöhten Stromdichten oder Lichtbögen entstehen und daß bei Rückwärts fahrt der Spannungsverlauf gleich bleibt aber die Schaltvorgänge sich umkehren.