DE80670C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 20: Eisenbahnbetrieb.

in BERLIN.

Das nachstehend beschriebene System für elektrische Bahnen mit unterirdischer Stromzuführung arbeitet mit zwei Stromleitern, einem Hülfsleiter, welcher Strom von geringer Spannung führt, und einem zweiten Leiter für den normalen Arbeitsstrom.

Der Zweck des Hülfsstromes ist lediglich der, die Zuführung des Arbeitsstromes zum Motor des Wagens zu vermitteln, und zwar in der Weise, dafs nur diejenigen Schienenabschnitte des Schienenstranges, auf welchen sich gerade ein elektrischer Motorwagen befindet, Strom erhalten, und zwar vermitteln die Räder des Wagens selbst den Stromschlufs des Hülfsleiters. Dieser Strom wirkt auf einen selbstthätigen Ein- und Ausschalter ein, der dann den Arbeitsstrom an die zur Stromabgabe dienende Mittelschiene anschliefst. Ohne Vermittelung des Hülfsstromes führt also ' die Mittelschiene, welche den eigentlichen Arbeitsstrom abzugeben hat, keinen Strom; sie hat keinerlei Verbindung mit dem stromführenden Kabel. Die einzelnen Schienen oder Schienenabschnitte sind dauernd an die Klemmen einer Dynamo oder einer sonstigen Stromquelle für den Hülfsstrom angeschlossen. Der Hülfsstrom soll eine Spannung haben, die nur eben ausreicht, um ein sicheres Arbeiten des Ein- und Ausschalters (Relais) zu ermöglichen, um die Stromverluste auf ein Minimum zu beschränken und Gefahren jeder Art für das Publikum, für Wagen und Pferde u. s. w. vollständig auszuschliefsen.

Unter Zugrundelegung dieses Princips ergeben sich zwei Anordnungen. Bei der einen Anordnung dient die eine Fahrschiene als Rückleitung, während die zweite Schiene derartig verlegt wird, dafs die auf einander folgenden Schienenabschnitte unter einander keine stromführende Verbindung besitzen. Es führen dann die beiden Fahrschienen den Hülfsstrom, eine Fahrschiene und die Mittelschiene den Arbeitsstrom.

Die andere Anordnung sieht zwei besondere Leitungsschienen von einem leichten U-förmigen Querschnitt vor, welche zwischen den Gleisen oder neben denselben angeordnet werden können. Die beiden Fahrschienen können in der üblichen Weise verlegt werden und sollen beide als Rückleitung für den Arbeits- als auch für den Hülfsstrom dienen. Von den beiden Mittelschienen führt die eine den Hülfs-, die andere den Arbeitsstrom. Der Wagen selbst besorgt den Stromschlufs zwischen der den Hülfsstrom führenden U-förmigen Hülfsschiene und dem Gleis. Der Hülfsstrom setzt dann das zugehörige Relais in Bewegung, welches die den Arbeitsstrom abgebende Hülfsschiene mit dem Hauptkabel verbindet.

In den Fig. 1 bis 5 sind Schaltungs-Schemata gezeichnet für vorliegendes System mit einem besonderen Hülfsstrom führenden Kabel. Fig. 1 2

enthält eine Schaltung für Drei- oder Mehrleitersystem , Fig. 6 bis Ii Einzelanordnungen in Verbindung mit einem Motorwagen. In den Figuren bedeutet D die Erzeugermaschine für den Arbeitsstrom, d diejenige für den Hülfsstrom.

In der Fig. ι ist ein Schema angegeben für das System mit Benutzung einer Hülfsschiene. Der von der Dynamo D erzeugte Strom geht einerseits zum Kabel K₁ und andererseits durch K_B zur Schiene S₁, welche den Strom zur Dynamo zurückleitet. Der Arbeitsstrom K₁ kann an die Hülfsschiene H₁ nur dann gelangen, wenn die Contacte q_l q₂ . . . der Relais R₁R₂ ... geschlossen sind. Gezeichnet sind diese Ausschalter offen.

Der von der Dynamo d erzeugte Hülfsstrom wird zum Kabel K₂ geleitet; wird die Schiene S₂ mit s^l leitend verbunden, so fliefst der von der Dynamo d erzeugte Hülfsstrom von K₂ durch k₂ durch die Wickelung des Magneten E¹ über S₂ zu S₁ und von da über K₃ zur Dynamo zurück; in diesem Falle wird das Relais R₁ in Function treten; die Contacte q_y werden mit einander verbunden, und der Hauptstrom gelangt an die Mittelschiene H₁.

Fig. ι a stellt eine Weiche dar. Die Stromzuleitung wird hier durch ein besonderes zweiarmiges Umschalterrelais U¹ U². . . bewirkt, um zu verhindern, dafs die Hülfsschiene H₁ des Hauptgleises und H₁ der Weiche gleichzeitig Strom führen. Der eine Arm R ²² z. B. bedient die Schiene H₁ , der andere R³³ die Schiene H₁ ¹. Die Fig. ib zeigt eine Schienenkreuzung mit Kabelkasten G innerhalb des Gleises; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Gleis nach dem Schema der Fig. 1 und mit einer Hülfsschiene. Der Querschnitt stellt ein Doppelgleis dar mit zwischen den Hauptgleisen liegenden Relaiskästen, Fig. 2 a Grundrifs des Relais, Fig. 2b die Befestigung der Schleifrollen auf der einen Achse des Wagens. In Fig. 2 ist auf der Achse α ein Laufrad W₁ direct, das Laufrad W₂ isolirt befestigt. Die Schienen S₁ und S₂ sind nur dann leitend verbunden, wenn der Ausschalter U, der in der Verbindungsleitung zwischen A und B sitzt, eingeschaltet ist. Die Anordnung hat den Zweck, nach Belieben durch Ein- oder Ausschalten des Ausschalters U die Relais in den Relaiskästen in oder aufser Function zu setzen, d. h. es soll dem Wagenführer ermöglicht werden, den Arbeitsstrom von den Schienen fern zu halten, wenn der Wagen steht.

In Fig. 3 a ist das Schaltungsschema für das Zweihülfsschienen-System dargestellt. Das den Arbeitsstrom führende Kabel K¹ ist, wie vorher, mit den Hülfsschienen H₁ mittelbar durch die Relais R¹ . . . verbunden; zu der zweiten Hülfsschiene H₀ führt das den Hülfsstrom führende Kabel K₂ durch die Leitung k₂ und die Relaiswickelungen. Beide Fahrschienen dienen als Rückleitung für den Arbeitsstrom und für den Hülfsstrom. Das Relais tritt hier in Arbeit, wenn die Hülfsschiene H₂ leitend mit einer der beiden Fahrschienen verbunden wird; der von der Dynamo d erzeugte Strom umfliefst dann den Elektromagneten des Relais und geht durch das Gestell des Wagens zur Fahrschiene.

Fig. 3 b und 3 d zeigen eine Weiche, Fig. 3c eine Kreuzung. Fig. 4 enthält einen Querschnitt durch vorstehendes Schema der Fig. 3 a. In den Fig. 5 und 6 sind schematisch die beiden Systeme vorgeführt. Abweichend von den vorhergehenden Skizzen sind in einem Relaiskasten mehrere Relais, hier vier Stück, untergebracht. Die beiden den Arbeits- und den Hülfsstrom führenden Kabel gehen durch den Kasten, in welchem die Vertheilung des Stromes stattfindet.

In Fällen, wo es von Wichtigkeit ist, dafs eine geringere Spannung zwischen den Schleifschienen und der Erde besteht, auch wenn eine Combination mit einer Dreileiteroder Fünfleiteranlage verlangt wird, kann die in Fig. 12 dargestellte Anordnung Verwendung finden. Hier ist angenommen, dafs ein Accumulator als Stromquelle dient; es können auch Dynamos allein oder beide gemeinschaftlich als Stromquelle benutzt werden.

Die Batterie ist hier bei M in zwei gleiche Theile getheilt gedacht, die mittlere Zelle M an die Erde gelegt. Die Aufsenpole P₁ und P₂ der Batterie sind mit den Kabelleitungen K₁ und K-, verbunden; die Kabel werden durch Relais an jede der beiden Schienen H₁ und H₂ zeitweise angeschlossen.

Weitere Kabel k₁ und k.₂ führen den niedrig gespannten Hülfsstrom zu den einzelnen Schienen des Gleises S₁ und S₂. Diese Kabel werden mit der Batterie derart verbunden, dafs der Spannungsunterschied ein möglichst geringer wird. Wenn die Gasammtspannung des Hülfsleiters eben so hoch ist, wie bei dem vorher beschriebenen System, so werden die etwa auftretenden Erdverluste nur den halben Betrag erreichen können. In noch höherem Mafse gilt' dies von dem hoch gespannten Arbeitsstrom.

Da sich bei der üblichen Spannung von 500 Volt für Strafsenbahnen infolge der letztgenannten Anordnung zwischen Leiter und Erde nur 250 Volt ergeben, werden Gefahren für Menschen und Thiere so gut wie ausgeschlossen sein, ganz abgesehen davon, dafs es kaum vorkommen kann, dafs diese an die Schienen gelangen können, wenn sie Strom führen; denn so lange der Wagen steht, haben die Schienen keinen Strom.

In den Fig. 6 a bis 8 c ist ein einfacher Motor-

wagen dargestellt in verschiedenen Stellungen zu den Schienen H; der Wagen fahre von links nach rechts in der Pfeilrichtung; zu jeder Hülfsschiene gehört ein Relais R₁ R₂ R₃ R_v -Der Wagen (Fig. 6 a und 6 b) steht mit allen vier Contactrollen s auf den Hülfsschienen. Die Rollen S₂ sind durch die Leitung I₂ mit einander und durch die Leitung Z₁ mit dem Wagengestell verbunden. In der Leitung Z₁ befindet sich ein Ausschalter a, der es ermöglicht, diese Verbindung zu lösen. In der gezeichneten Stellung steht die Contactrolle S₂ in Verbindung mit den Hülfsschienen H^! ₂, diese durch die Leitung k₂ über dem Magnet E₁ des Relais R₁ mit dem Kabel K₂, welches den Hülfsstrom leitet. Das Kabel K₂ und die Schiene S sind verbunden mit der Dynamo d, welche den Hülfsstrom erzeugt. Ist nun — wie gezeichnet — der Ausschalter α geschlossen, so fliefst durch die Leitung von Schiene S aus ein Strom durch Z₁ Z₂, Ar₂, i^ zu K₂; der Magnet E¹ wird erregt und schliefst den Ausschalter q^l des Relais R₁ ; das Relais ist daher geschlossen. Da die Contactrollen auch die Hülfsschienen H" berühren, so ist auch das Relais R₂ geschlossen, und es fliefst daher dem Anker des Motors Strom zu von den beiden Relais R₁ und R₂. Das den Arbeitsstrom führende Kabel K₁ hat nunmehr leitende Verbindung mit den Hülfsschienen H₁ ¹ und H₁ ¹¹, Fig. 6 a. Die Contactrollen S₁ , welche durch die Leitung Z₃ mit einander verbunden sind, führen den Arbeitsstrom zur einen Bürste des Ankers M; die zweite Bürste des Ankers ist verbunden mit dem Wagengestell durch die Leitung Z₄ und damit mit dem Gleis, das als Rückleitung des Stromes dient. Der Wagen erreiche nun die Stellung Fig. yb und 6 b. Eine innere, den Arbeitsstrom führende Rolle S₁ steht frei; auf den Gang des Motors ist das ohne Einflufs, da die zweite Rolle S₁ mit der Schiene H₁ gleichzeitig bei H₁ ¹¹¹ Verbindung hat und der Hülfsschiene durch Vermittelung des Relais R₃ gleichfalls Strom zugeführt wird. In der Stellung Fig. 6 c endlich wird dem Motor kein Strom zugeführt, da der Ausschalter in der Leitung Z₁ offen steht. Das Relais ist daher offen gezeichnet; eine Contactrolle S₂ steht zwar nicht auf der Hülfsschiene, was wiederum, wie vorher bereits gezeigt, ohne Einflufs ist, da die zweite Rolle S₂ mit der nächsten Hülfsschiene H₂ ^IV gleichzeitig verbunden ist. Der Abstand der Rollen von einander steht in einem bestimmten Verhältnifs zu den Schienenlängen und deren Abständen. Es kann daher der Motorwagen auf dem Gleis eine ■ beliebige Stellung einnehmen, in jeder Lage wird ein Rollenpaar S₁ S₂ mit den Hülfsschienen Verbindung haben, und es ist dabei gleichgültig, ob zwei an einer gemeinschaftlichen Achse sitzende Contactrollen oder je eine Rolle auf jeder Achse zugleich auf den Hülfsschienen sich befinden.

In den Fig. 9a bis nc ist ebenfalls ein Wagen auf dem Gleise in verschiedenen Stellungen zu den Hülfsschienen dargestellt.

Der Wagen befinde sich zuerst in der Stellung 9 a, ioa, iia. Die Fahrschiene S besorgt die Rückleitung des Stromes, K₁ die Zuleitung des Arbeits-, K₂ die Zuleitung des Hülfsstromes. Der Wagen steht mit den Rädern WW auf der Fahrschiene S, mit den isolirten Rädern WJ und W₂ ¹ auf den isolirten Fahrschienenabschnitten S¹ und S"; die Contactrollen s, welche den Arbeitsstrom abnehmen, stehen auf den Hülfsschienen H¹ und H^u. Da die Leitung Z₁, welche die isolirten Fahrräder mit den nicht isolirten bezw. mit dem Wagengestell verbindet, geschlossen ist, fliefst ein Strom durch den Magneten E₁ des Relais JR₁; der Ausschalter q₁ wird angezogen und leitende Verbindung hergestellt für den Arbeitsstrom zum Motor des Wagens durch K₁^q₁U₁H¹ sl₃, Motor M₁ Z₄ nach W und schliefslich nach der Dynamo D zurück durch S.

In der Stellung 9b, iob, iib steht eine Stromabnehmerrolle s frei, also nicht in Berührung mit einer Hülfsschiene. Das Rad W₁" steht auf der Schiene S", Rad W₂" auf der Schiene S¹"; S" steht in Verbindung mit dem Relais R₂, S¹" mit R₃ ; es haben demnach S" und S^HI mit 5 leitende Verbindung durch Z₁, so dafs das Relais -R₂ und auch R₃ in Arbeit tritt; es schliefsen sich die Contacte q₂ und ^₃ und Arbeitsstrom gelangt durch k₁ wie zuvor zum Motor.

In der Stellung 9 c, ioc, 11 c ist der Stromschlufs wie vorher gesichert; da jedoch die Leitung Z₁ geöffnet ist durch den Ausschalter a, kann das Relais R₃ nicht functioniren.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Für elektrische Bahnen mitTheilleiterbetrieb, bei denen der Anschlufs an die Arbeitsleitung vermittelst von einem Hülfsstrom gesteuerter Relais erfolgt, die Verwendung eines parallel zum Arbeitskabel verlegten Hülfsstromkabels mit niedriger Spannung derart, dafs letzteres dauernd an die in Theilstrecken zerlegte eine Fahrschiene oder eine besondere Theilstreckenleitung angeschlossen, bei Herstellung des Stromschlusses durch einen Betriebswagen die von einander unabhängigen Relais in Thätigkeit setzt und den Arbeitsstrom an die zwischen die Geleise verlegten Theilstrecken abgiebt, wobei Stromabnehmerrollenpaare am Wagen derart befestigt sind, dafs der Hülfsstrom geschlossen wird, noch bevor Arbeitsstrom

   von der betreffenden Theilstrecke gebraucht wird, und erst dann wieder geöffnet wird, wenn die Stromabgabe bereits vom nächsten Theilleiter übernommen ist.
   2. In Verbindung mit der unter i. gekennzeichneten Stromzuführungsvorrichtung bei Weichen bezw. Kreuzungen die Anordnung zweiarmiger Relais (U_x U_n), welche beim Uebergange des Fahrzeuges vom Häuptgleis auf ein Nebengleis bezw. Kreuzungsgleis den Stromanschlufs derart umschalten, dafs stets nur die zur Stromabgabe gerade benutzte Theilschiene mit der Arbeitsleitung in Verbindung ist.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.