-
Elektrische Bahnanlage, bei der aufeinanderfolgende Streckenabschnitte
mit verschiedener Fahrleitungsfrequenz betrieben werden Wenn bei einer Bahnanlage
Leitungsnetze mit verschiedener Frequenz verwendet werden und die Züge von einem
Netz auf das andere überführt werden müssen, so wird die Anlage der Oberleitung
an den Übergangsstellen, den Grenzbahnhöfen, schwierig. Diese Schwierigkeit wächst
mit der Zahl der Grenzbahnhöfe für die durchlaufenden Züge. Sie besteht darin, daß
Motoren, die für eine niedrige Frequenz, z. B. 16'/3 - Hertz, entworfen sind, auf
der Strecke höherer Frequenz, z. B. 5o Hertz, wegen ungünstiger Kommutierung nicht
laufen können, anderseits die Transformatoren der für Strecken mit höherer Frequenz
gebauten Lokomotive auf Strecken niedriger Frequenz nicht die gleiche Netzspannung
vertragen wie die für Strecken mit niedriger Frequenz gebauten Lokomotiven. An und
für sich können die Strecken mit verschiedenen Frequenzen auch verschiedene l,Jetzspannungen
haben.
-
Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, sind schon verschiedene Vorschläge
gemacht worden. So ist z. B. vorgeschlagen worden, für verschiedene Bahnsteige und
Verschiebegleisgruppen eines Bahnhofes für teils 50 teils 162/s Hertz Oberleitung
zu verlegen. Das bedingt aber von der Oberleitung unabhängige Hilfslokomotiven großer
Leistung zum Verschieben der Züge von einer Gleisgruppe zur anderen und verhältnismäßig
langen Aufenthalt, besonders bei großem Güterbetrieb. Man könnte auch daran denken,
an Stelle von Dampf- oder Akkumulatorenlokomotiven ein weiteres Netz mit dritter
Schiene zu verwenden und nun entweder mit besonderen Gl.eichstromverschiebelokomotiven
die Wechselstromlokomotiven bei abgezogenem Hochspannungsstromabnehmer über das
jeweils feindliche Netz zu führen oder die normale Wechselströmlokomotive mit einer
zusätzlichen Gleichstromausrüstung zu versehen. Eine solche Anordnung bedingt dann
nicht mehr getrennte Gleisgruppen auf einem Bahnhof, sondern dieser kann für ein
einziges Wechselstromnetz oder nur für Gleichstrom ausgebaut werden; aber die Zahl
der Lokomotiven mit zusätzlicher Gleichstromausrüstung, die an sich schon wegen
der hohen Leistung nicht leicht unterzubringen ist bzw. wesentliche Zusätze in der
Schaltung der Lokomotiven verlangt, würde mit der Zahl der Grenzbahnhöfe und der
dort verkehrenden Züge stark anwachsen und große Kosten verursachen.
-
Eine weitere bekannte Anordnung ist die, den Grenzbahnhöfen über ruhende
Abspanntransformatoren ein Netz mit dritter Schiene
von niedrigerer
Spannung . für eine der Frequenzen oder auch umschaltbar abwechselnd für beide in
Betracht kommende Frequenzen zu geben, so das die Übergangsstreckenab-, schnitte
von beiden Lokomotivarten befahren; werden können. Doch abgesehen von der bexgroßen
Bahnhöfen recht kostspieligen Anlage der dritten Schiene und der dazu nötigen Umformerstationen
würde der Betrieb sehr gefährdet werden, denn ein Bahnhof mit Schnell-, Personen-
und Güterzügen ist nicht zu vergleichen mit dem- einheitlichen Betrieb einer Stadtbahn.
-
Alle diese Nachteile werden bei der erfindungsgemäß ausgebildeten
elektrischen Bahnanlage vermieden, bei der aufeinanderfolgende Streckenabschnitte
mit verschiedener Fahrleitungsfrequenz betrieben werden und die Fahrzeuge in jedem
Abschnitt für die vorhandene Frequenz bemessen sind. Gemäß der Erfindung werden
bei dieser Anlage beim Übergang aus dem -einen in den anderen Streckenabschnitt
auf den Übergangsgleisen, auf denen die Antriebsfahrzeuge ausgewechselt werden,
die Fahrzeuge mit Strom der niedrigeren Frequenz gespeist, wobei die Spannung der
Transformatoren auf den für die höhere Frequenz gebauten Fahrzeugeid herabgesetzt
wird. Vorzugsweise werden die zur Herabsetzung der Spannung auf den für die höhere
Frequenz gebauten Fahrzeugen vorgesehenen Transformatoren ebenfalls, auf Fahrzeuge
gesetzt, die durch einfache Steckvorrichtungen und Umschalteinrichtungen mit den
sonst normalen Lokomotiven verbunden werden. Die bestehenden Lokomotiven werden
also nicht besonders belastet, und das Vorspannfahrzeug kann für beliebig viele
zum Grenzverkehr ausersehene Lokomotiven abwechselnd verwendet werden. Besondere
Netzanlagen werden erspart, was wesentlich ins Gewicht fällt, wenn die einzelnen
Gebiete mit den verschiedenen Frequenzen erweitert und die Grenzgebiete verlegt
werden. Die die Abspannungstransformatoren tragenden Fahrzeuge brauchen keinerlei
Regelvorrichtungen für den Wechselstromfahrdienst zu haben, sie werden nur zu eigenem
Verschiebedienst ohne Last selbstfahrend eingerichtet. Zu ihrem Antrieb können Akkumulatoren-
oder Verbrennungsmotorenantriebe verwendet werden. Sie werden vor der Einfahrt einer
Lokomotive für höhere Frequenz in den Grenzbahnhof mit einer Leitungsanlage mit
niederer Frequenz dieser Lokomotive vorgesetzt bzw. nach der Ausfahrt abgekuppelt
und auf ein \Tebengleis gefahren oder auch bis zum nächsten Bahnhof mit einem Leitungsnetz
von höherer Frequenz mitgenommen und von dort von einem Gegenzug zurückgefahren.
Die Zusammenschaltung mit der Lokomotive für höhere Frequenz ist denkbar einfach
und macht keine nennenswerte zusätzliche Vorrichtung auf dieser notwendig; für die
Fahrt mit Zügen wird nur die gewöhnliche Loko-» nnötivsteuerung betätigt; die' Sicht
auf die Strecke wird dem Führer durch den Vorspann =-nicht versperrt, da dieser
niedrig gebaut werden kann.
-
An sich ist es bereits bekannt, elektrische Bahnanlagen in der Weise
auszuführen, dal) ein und dieselben Triebfahrzeuge auf Strecken Anwendung finden,
die mit verschiedenen Frequenzen, beispielsweise i6'/3 Hcrtz und 5o Hertz, gespeist
*erden. Dabei soll die höhere Frequenz von 5o Hertz auf 'Flachlandstrecken, die
niedrigere Frequenz von i6'/3 Hertz auf Gebirgsstrecken Anwendung finden. Eine derartige
- Bahnanlage ist deswegen wenig vorteilhaft, weil die Fahrzeuge für zwei verschiedene
Betriebsfrequenzen ausgebildet werden müssen. Dabei ist es erforderlich, sämtliche
Fahrzeuge mit für die höhere Frequenz bemessenen Motoren und mit für die niedrigere
Frequenz bemessenen Transformatoren auszurüsten. Es ist ohne weiteres einzusehen,
das bei derartigen Fahrzeugen die Ausnutzung der wichtigsten Teile der Motoren bzw.
Transformatoren ungünstiger sein muß als bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Anlage,
bei der in den mit verschiedener Frequenz gespeisten Teilen der Bahnanlage besondere,
für die jeweils vorhandene Frequenz bemessene Fahrzeuge verwendet werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in Fig. i der Zeichnung
veranschaulicht. Diese zeigt ein Netz i von z. B. 5o Hertz und ein Netz 2 von z.
B. 16=/3 Hertz sowie eine kurze Unterbrechungsstelle 3. Die Anschlusstrecke, auf
der die Lokomotiven ausgetauscht werden, befindet sich an dem 'dargestellten Ende
des Netzes 9-. In der Anschlusstrecke steht die Lokomotive q. mit den Antriebsmotoren
5 und dem Haupttransformator 6, der über den Hauptschalter i und den Bügel 8 am
Netz 2 liegt. Ferner ist ein Vorspannfahrzeug 9 vorgesehen, das einen Hilfstransformator
io trägt. Die Transformatoren der beiden Fahrzeuge sind über Kupplungsleitungen
i i und Kupplungsdosen i? elektrisch miteinander verbunden. Der Hilfstransformator
io ist dabei zwischen die Wicklungen des Haupttransformators 6 beim Schalter 13
einschaltbar. Für normale Fahrt auf dein Netz mit höherer Frequenz ist der Schalter
13 geschlossen und der Hilfstransformator abgeschaltet. Vor der Einfahrt der Lokomotive
q. in das 1N etz 2 mit niederer Frequenz wird das Vorspannfahrzeug 9 mit der Lokomotive
unter dem Netz i mechanisch gekuppelt, der Schalter x3 -am Haupttransformator 6
geöffnet
und die elektrische Verbindung zwischen dem Hilfstransformator io und dem Haupttransformator
6 durch Kupplung der Leitungen ii mit den Steckdosen 12, der Kupplungen hergestellt.
-
An Stelle besonderer Fahrzeuge mit Hilfstransformatoren können auch
Lokomotiven gleicher Art wie die zu überführende Lokomotive verwendet werden, wobei
der Transformator der einen Lokomotive als Hilfstransformator für die andere dient.
In den miteinander gekuppelten Lokomotiven werden dann gleichartige Hilfsschalter
vorgesehen. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Fig.2. Neben der Lokomotive 4
steht noch eine Lokomotive 15 von der gleichen Bauart mit herabgezogenem Bügel.
Zur geeigneten Verbindung sind auf beiden Lokomotiven noch je drei dreipolige miteinander
gekuppelte Schalter 16, 17 und 18 vorgesehen. Die Schalter 17 und 18 sind mit ihren
Drehpunkten an die Steckdosen i9 und 2o angeschlossen, zwischen denen die Verbindungsleitungen
21 und 22 liegen. Bei beiden Lokomotiven dient das Mittelstück 23 der Haupttransformatoren
6 jeweils als Hilfstransformator für den Transformator der jeweils führenden anderen
Lokoinotive. In den Mittelstellungen der Schalter ist jede Lokomotive für sich für
die Fahrt an dem Netz mit höherer Frequenz geeignet; für die Zusammenschaltung müssen
die Schalter für die führende Lokomotive (in der Zeichnung die Lokomotive 4) nach
unten, für die Zusatzlokomotive nach oben gelegt werden. Diese Schalter können mit
dem Hauptschalter verriegelt werden, derart, daß nur in der führenden Lokomotive
der Hauptschalter eingelegt werden kann.
-
In der -Fig.2 ist nur je ein Ende der beiden zusammengeschalteten
Lokomotiven dargestellt. Die beiden anderen Enden werden ebenfaCs je mit zwei Steckdosen
ausgerüstet, zu denen ebenfalls Leitungen von den Drehpunkten der Schalter
17 und 18 geführt werden. Es genügt dann, wenn jede Lokomotive ein Verbindungskabel
mit sich führt.
-
Ein gewisser Nachteil besteht bei der in Fig.2 dargestellten Schaltung
darin, daß Hilfsschalter erforderlich sind. Diese Schalter können ganz vermieden
werden, wenn für dfe Zusatzschaltung der -beiden Lokomotiven vier Verbindungskabel
vorgesehen werden. Eine solche Schaltung ist in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht.
Diese zeigen die beiden Lokomotiven 4. und 15 mit ihren beiden Enden. Die
Enden der Mittelstücke 23 der Transformatoren 6 sowie die angrenzenden Enden der
beiden Endstücke dieser Transformatoren sind zu übereinanderliegenden Steckdosen
31, 32, 33, 34 und 35 an beiden Enden der Lokomotive geführt. Für die unabhängige
Fahrt der beiden Lokomotiven werden die Steckdosen 31 und 32 sowie 33 und 34 durch
die vier Verbindungskabel 36, 37, 38 und 39, wie in Fig.3 veranschaulicht,
miteinander verbunden. Soll die Lokomotive ¢ führend sein und der Mittelteil 23
des Transformators 6 der Lokomotive 15 als Hilfstransformator verwendet werden,
so werden, wie in Fig. 4. gezeigt ist, die Steckdose 32 der Lokomotive 15
mit der Dose 33 der Lokomotive 4, die Duse 33 der Lokomotive 15 mit der Dose34
der Lokomotive 4 -und die Dosen 35 der beiden Lokomotiven miteinander verbunden:
Für die umgekehrte Verwendung der beiden Lokomotiven ergibt sich eine entsprechende
Schaltung.
-
Eine noch bessere Anordnung als die in den Fig. 3 und 4 dargestellte
zeigt die Fig. 5. Bei dieser Anordnung sind zwar wieder auf jeder Lokomotive je
drei einpolige zusammengekuppelte Schalter verwendet; sie sind aber anders angeordnet
als bei Fig.2. Jede Lokomotive erhält wie dort nur zwei Verbindungskabel 51, 52
und 53, 54, die aber an den Enden der Lokomotive befestigt sind, und zwar je eines
an jedem Lokomotivende. Jedem Verbindungskabel einer Lokomotive liegt eine Steckdose
55, 56 und 57, 58 an der anderen Lokomotive gegenüber. Außer dieser Steckdose ist
an jedem Lokomotivende noch eine Blinddose 59, 6o und 61, 62 vorgesehen,
die das freie Ende des jeweils unbenutzten Kupplungskabels aufnimmt. Bei dieser
Anordnung ist ein Irrtum in der Verbindung völlig ausgeschlossen. Das feste Ende
und die Dosen werden dabei zweckmäßig waagerecht nebeneinander angeordnet, z. B.
Kabelende mit Blinddose am rechten, Steckdose am linken Puffer oder umgekehrt. Die
drei Wicklungsteile 40, 41 und 42 der Transformatoren 6 sind in folgender Weise
mit den drei Schaltern 43, 44, 45 verbunden. Die Enden des mittleren Teiles 41 sind
mit den Drehpunkten des oberen Schalters 43 und des mittleren Schalters 44 verbunden
und das obere Ende des unteren Teiles 42 mit dem Drehpunkt des unteren Schalters
45. Der obere und der mittlere Kontakt des Schalters 43 sind an das untere Ende
des oberen Wicklungsteiles 4o angeschlossen. Der mittlere Kontakt des mittleren
Schalters 44 ist an das obere Ende des Wicklungsteiles 42, der des unteren Schalters
45 an das untere Ende des Wicklungsteiles 41 angeschlossen. Der untere Kontakt des
oberen Schalters 43 sowie der obere Kontakt des unteren Schalters 45 sind mit der
Leitung 46 und der obere und untere Kontakt des mittleren Schalters 44 sowie der
untere Kontakt des unteren Schalters 45 sind mit der Leitung 47 verbunden, die durch
die Lokomotive unter Kreuzung hindurchgehen und zu den Anschlußpunkten der Kabel
und
den diesen gegenüberliegenden Steckdosen führen. Die drei Umschalter
jeder Lokomotive sind je zu einem dreipoligen Umschalter 49 und 5o vereinigt. Stehen
diese beiden Umschalter in der Mitte, so sind die Lokomotiven unabhängig voneinander
und können aus dem 5operiodigen Netz gespeist werden. Steht der Umschalter der einen
Lokomotive oben und der andere unten, so ist die Lokomotive, bei der der Schalter
oben steht, die führende unter Leitungsspannung, die andere ist die Zusatzlokomotive.
Beide zusammen können nunmehr auf der Anschlußstrecke für I62/3 Hertz verwendet
werden. Die Wahl, welche der beiden miteinander gekuppelten Lokomotiven als führend
und welche als Zusatzlokomotive gebraucht werden soll, steht dem Lokomotivführer
frei, da sie nur von der eben beschriebenen einfachen Einstellung der Schaltung
und dem Anschluß der führenden Lokomotive an die Speiseleitung abhängt und beide
Lokomotiven für gleiche Leistung gebaut sind. In Fig. 5 ist wieder die Lokomotive
4 als führende Lokomotive dargestellt.