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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

KLASSE 20: Eisenbahnbetrieb.CLASS 20: Railway operations.

in NEW-YORK.in NEW YORK.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung der durch Patent Nr. 90826 (bezw. die amerikanischen Patente Nr. 523165 und 523166 vom 17. Juli 1894) bekannt gewordenen Stromzuleitung mit Theilleiterbetrieb dar, bei welcher elektromagnetische Schaltvorrichtungen mit Nebenschlufsspulen von hohem Potential zum Zuführen des Stromes von der Hauptspeiseleitung nebst hinter einander verbundenen Spulen vorhanden sind, welch letztere dazu dienen, die Schaltvorrichtung während des Durchflusses des Stromes durch die Treibmaschine geschlossen zu halten. Bei der gemäfs vorliegender Erfindung getroffenen neuartigen Einrichtung soll die bei elektrischen Bahnanlagen in hohem Mafse gefährliche und oft wenig zuverlässige Verwendung von Nebenschlufsspulen von hohem Potential vollständig vermieden werden. Die Schaltungsmagneten werden durch Spulen erregt, die an eine dauernd mit der Erde verbundene Leitung angeschlossen sind, d. h. durch Spulen von geringem Widerstände, die hinter einander an die zur Erde führende Leitung der Treibmaschine angeschlossen sind, während bisher entweder nur Spulen von hohem Potential oder auch solche von hohem Potential in Verbindung mit solchen von hohem Widerstände verwendet wurden, und der vom Hauptspeiseleiter kommende Strom vor seinem Eintritt in die Treibmaschine unmittelbar durch diese Spulen · hindurchgelassen wurde.The invention is an improvement on the patent no. 90826 (or the American Patent Nos. 523165 and 523166 of July 17, 1894) known power supply with partial conductor operation, in which electromagnetic switching devices with High potential shunt coils for supplying power from the main feed line in addition to coils connected one behind the other are present, the latter in addition serve, the switching device during the flow of the current through the driving machine keep closed. In the novel met according to the present invention Facility is said to be highly dangerous and dangerous in electrical railway systems often unreliable use of high potential shunt coils completely be avoided. The circuit magnets are excited by coils connected to a lines connected to earth are permanently connected, d. H. by coils of minor Resistances behind each other on the lead of the driving machine leading to earth are connected, while so far either only coils of high potential or also those of high potential in connection with those of high resistance were used, and that of the main feeder The incoming current was allowed to pass through these coils immediately before it entered the driving machine.

Durch diese Neuerung wird bezweckt: erstens, hinsichtlich des Ausschaltens der Theiileiter von der Hauptleitung nach erfolgtem Vorbeigehen des Wagens den Betrieb sicherer zu gestalten, und zweitens, eine Gewähr für die zuverlässige Zuführung des Stromes, wenn dieser zum Vorwärtsbewegen des Wagens gebraucht wird, zu schaffen und insbesondere dafür zu sorgen, dafs bei sehr hoher Fahrgeschwindigkeit des Wagens auf dem Gleis in der einen oder der anderen Richtung der treibende Strom . nicht ausbleiben kann.The purpose of this innovation is: first, with regard to switching off the divider from the main line to the operation more safely after the car has passed design, and secondly, a guarantee for the reliable supply of electricity, if this is needed to move the carriage forward, and in particular to ensure that at a very high speed of the car on the track in in one direction or the other the driving current. cannot be absent.

Wenn bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung die elektromagnetischen Schaltvorrichtungen geöffnet sind und der Wagenführer die Schaltvorrichtung Sw schliefst, dann fliefst vom positiven Pol der Batterie aus ein Strom durch Draht w¹¹ nach Schaltvorrichtung Sw, durch Widerstände und Leiter w^w, Treibmaschine M und Draht w¹² nach dem Stromabnehmer S², von dort nach Theiileiter Sc^, durch Draht w^l, Spule des Schaltungsmagneten M², Spule des zweiten Schaltungsmagneten M^a und gelangt, nachdem hierbei diese beiden Magnete erregt worden sind, schliefslich durch die Gleisschienen R und R¹ und die Wagenräder nach dem negativen Pol der Batterie. In dem Augenblick, in welchem dieser Strom zu fliefsen beginnt, und ehe der Wagen noch Zeit gehabt hat, sich in Bewegung zu setzen, stellen die Schalthebel τρ²· und ρ^Ά Verbindung zwischen den Zweigleitern Fw² Fw^z und den Theilleitern 5c³ und 5c⁵ her, wie in der Zeichnung angedeutet. Vermöge der überwiegenden elektromotorischen Kraft der Hauptstromzuführung verläuft nunmehr der Hauptstrom wie folgt:If in the arrangement shown in Fig. 1 the electromagnetic switching devices are open and the driver closes the switching device Sw , then flows from the positive pole of the battery from a current through wire w ¹¹ to switching device Sw, through resistors and conductors w ^w , driving machine M and Wire w ¹² to the current collector S ² , from there to the conductor Sc ^, through wire w ¹ , coil of the switching magnet M ² , coil of the second switching magnet M ^a and, after these two magnets have been excited, finally passes through the rails R. and R ¹ and the wagon wheels to the negative pole of the battery. At the moment at which this current begins to flow, and before the carriage has had time to start moving, the switch ^{levers τρ 2} · and ρ ^{Ά establish a} connection between the branch conductors Fw ² Fw ^z and the sub-conductors 5c ³ and 5c ⁵ ago, as indicated in the drawing. Due to the predominant electromotive force of the main current supply, the main current now runs as follows:

Von der Hauptzuleitung Fw nach dem Zweigleiter Fw^, durch Schaltcontacte /² und /³ und Draht w³ nach Theilleiter Sc³, von dort nach Stromschlufstheil S¹ und durch Draht w⁹ nach Schaltvorrichtung Sw, woselbst eine Theilung in zwei Parallelströme erfolgt; von diesen geht der eine durch Draht w¹¹ nach der Batterie B (welche dadurch geladen wird) und von dort durch Draht w¹³ nach der Wagenachse und Rückleitung, während der andere Stromkreis über Draht w^w, Treibmaschine M, Leiter w^x<2, Stromabnehmer S², Theilleiter Sc⁴, Draht w⁴- und durch die Spulen der Magneten M² und M³ in gleicher Richtung wie vorher nach den Gleisschienen RR¹ und der Rückleitung verläuft. Wie ersichtlich, befinden sich also die Spulen der Magnete M'² und M³ in Hintereinanderschaltung mit der Treibmaschine M und es bleiben somit die Schalthebel p² und p³ so lange geschlossen, als der treibende Strom' durch den Leiter w* fliefst. Wenn der Wagen von rechts nach links fährt, so werden, wie bei Patent Nr. 90826, die Theilleiter 5c⁵ und 5c⁷, bevor der Stromabnehmer S¹ sie erreicht, mit Strom versorgt. Es soll nun untersucht werden, ob dies auch bei der entgegengesetzten Fahrrichtung des Wagens geschieht. Es sei angenommen, dieser bewege sich von der gezeichneten Stellung aus nach rechts statt nach links. Sämmtliche Anschlüsse bleiben dann unverändert, so lange sich der Stromschlufstheil S² noch in Berührung mit dem Anschlufsleiter 5c⁴ befindet. Sobald er aber einen Stromschlufs mit dem Anschlufsleiter Sc'² macht und schliefslich den Stromschlufs bei 5c⁴ unterbricht, wird der treibende Strom einfach vom Draht wⁱ nach dem Draht w² verlegt. Hierdurch wird nun aber statt des Magneten M³ der Magnet M¹ erregt, während der Magnet Ai² unbeeinflufst und die Zweigleiter Fw² mit 5c³ in Verbindung bleiben. Indem sich nunmehr der Stromabnehmer S¹ dem Theilleiter Sc¹ nähert, hat inzwischen der Hebel p¹ die Verbindung zwischen dem Zweigleiter Fw¹ und dem Theilleiter Sc¹ hergestellt, woraus sich also ergiebt, dafs die Anschlufsvorrichtungen zwischen den Schaltmagneten nach beiden Richtungen wirken.. Aus der schematischen Darstellung Fig. 1 erkennt man ohne Weiteres, dafs die äufserste Zeitdauer, welche für das Sichschliefsen jedes einzelnen Magneten in Betracht kommt, derjenigen Zeitdauer entspricht, welcher der Wagen bedarf, um die Entfernung zwischen den Anschlufsleitern Sc² und Sc¹ zurückzulegen. Wie . ferner ersichtlich, befinden sich die einem hohen Potential entsprechenden Theilleiter Sc¹, Sc³, Sc^ und 5c⁷ in unmittelbarer Verbindung mit den Contacten Z¹, I^s, Z⁵ und /' innerhalb der Schaltkästen, ohne dafs irgend welche von den die Magnete umgebenden Spulen im Stromkreise eingeschlossen sind, so dafs bei etwaigem Schadhaftwerden der Isolirung eines der Anschlufsleiter der entweichende Strom den Magneten nicht geschlossen halten kann und somit auch nicht im Stande ist, zu bewirken, dafs dem Theilleiter nach dem Vorbeigang des Wagens noch Strom zugeführt bleibt.From the main supply line Fw to the branch line Fw ^, through switching contacts / ² and / ³ and wire w ³ to subconductor Sc ³ , from there to current circuit part S ¹ and through wire w ⁹ to switching device Sw, which is divided into two parallel currents; One of these goes through wire w ¹¹ to battery B (which is charged thereby) and from there through wire w ¹³ to the carriage axis and return line, while the other circuit goes through wire w ^w , driving machine M, conductor w ^{x <2} , Current collector S ² , partial conductor Sc ⁴ , wire w ⁴ - and runs through the coils of magnets M ² and M ³ in the same direction as before to the track rails RR ¹ and the return line. As can be seen, the coils of the magnets M ' ² and M ^{3 are connected} in series with the driving machine M and the shift levers p ² and p ³ remain closed as long as the driving current flows through the conductor w * . When the car travels from right to left, as in patent no. 90826, the sub-conductors 5c ⁵ and 5c ^{7 are} supplied with power before the current collector S ^{1 reaches them.} It is now to be examined whether this also happens when the car is traveling in the opposite direction. It is assumed that this moves from the position shown to the right instead of to the left. All connections then remain unchanged as long as the power circuit part S ^{2 is} still in contact with the connection conductor 5c ⁴ . But as soon as he makes an electrical connection with the connection conductor Sc ' ² and finally interrupts the electrical connection at 5c ⁴ , the driving current is simply routed from wire w ⁱ to wire w ^2. As a result, however, the magnet M ¹ is now excited instead of the magnet M ³ , while the magnet Ai ^{2 is} unaffected and the branch conductors Fw ² remain connected to 5c ^3. As the current collector S ¹ is now approaching the sub-conductor Sc ¹ , the lever p ¹ has in the meantime established the connection between the branch conductor Fw ¹ and the sub-conductor Sc ¹ , which means that the connection devices between the switching magnets act in both directions .. From the schematic representation in FIG. 1 it can be seen without further ado that the outermost period of time which comes into consideration for the closing of each individual magnet corresponds to the period of time which the carriage needs to cover the distance between the connecting conductors Sc ² and Sc ¹ . As . can also be seen, are the high potential corresponding part conductor Sc ¹ Sc ^3, Sc ^ and 5c ⁷ in immediate connection with the contacten Z ^1, I ^s, Z ⁵ and / 'within the control boxes without DAF any which from the Magnets surrounding coils are included in the circuit, so that if the insulation of one of the connecting conductors is damaged, the escaping current cannot keep the magnet closed and is therefore not able to cause the sub-conductor to be supplied with current after the carriage has passed .

Bei der vorbeschriebenen Strafsenbahnanlage ist der Potentialunterschied zwischen Zuleitung und Gleisschienen auf etwa 500 Volt angenommen. Die Theilleiter sind in den Strafsenboden so eingebettet, dafs ihre oberen Contactflächen sich ein wenig über das Strafsenpflaster erheben, und sind so gut wie möglich vom Erdboden isolirt. Mit Rücksicht auf möglichst geringen Stromverlust bei nassem Wetter¹ sind sie möglichst kurz genommen und dabei in solchen Abständen von einander angeordnet, dafs die Plattformen des Wagens reichlich sowohl den in Wirksamkeit befindlichen als auch den zunächst in Thätigkeit zu setzenden Leiter überdecken, damit nicht etwa ein vor oder hinter dem Wagen befindlicher Theilleiter sich in Thätigkeit befinden kann. Die Batterie besitzt, wie angenommen wird, eine elektromotorische . Kraft, die annähernd derjenigen der Leitung entspricht, so dafs die Batterie stets voll geladen und jederzeit betriebsfertig ist. Die ' Capacität mufs ebenfalls eine solche sein, dafs sie ausreicht, um den Wagen auf kurze Strecken, über Kreuzungen, Weichen u. s.w. fortzubewegen, wo die Einrichtung der elektrischen Apparate u. s. w. besondere Schwierigkeiten bietet. Die Batterie bewegt also den Wagen unabhängig vom Stationsstrom beim Schliefsen der Schaltvorrichtung Sn> und einer zweiten, in der Zeichnung aber nicht gezeigten Schaltvorrichtung, weiche eine Verbindung zwischen den Drähten w^x<i und n>¹³ herstellt und auch so angeordnet sein kann, dafs sie die Verbindung zwischen der Schaltvorrichtung Sw und dem Stromschlufstheil S¹ unterbricht. In the case of the tramway system described above, the potential difference between the supply line and the track rails is assumed to be around 500 volts. The partial conductors are embedded in the street floor in such a way that their upper contact surfaces rise a little above the street pavement, and are isolated from the floor as well as possible. With a view to the least possible loss of electricity in wet weather, ¹ they are kept as short as possible and are arranged at such a distance from one another that the platforms of the carriage amply cover both the conductors that are in operation and the conductors that are initially to be put into operation, so that they do not interfere the conductor located in front of or behind the carriage may be at work. The battery is believed to be electromotive. Power which approximately corresponds to that of the line, so that the battery is always fully charged and ready for use at any time. The 'Capacität must, also be such, that they sufficient to lower the car on short distances, through intersections, points etc get around where to set up the electrical appliances etc special difficulties offers. The battery therefore moves the car independently of the station current when the switching device Sn> and a second switching device, but not shown in the drawing, are closed, which establishes a connection between the wires w ^{x <i} and n> ¹³ and can also be arranged in such a way that it interrupts the connection between the switching device Sw and the Stromschlufsteil S ^1.

Bei der geänderten Ausführungsform Fig. 2 ist angenommen, dafs der Potentialunterschied zwischen der Zuleitung und den Gleisschienen beispielsweise ein solcher von 1000 Volt sei und dafs somit der in der Zeichnung angedeutete Treibwagen eine höchste Leistung von 1000 HP oder 750 KW besitze. Die Batterie besitzt hier nur eine Capacität, die ausreicht, dafs die elektromagnetischen Vorrichtungen geschlossen werden und geschlossen bleiben, falls der Treibwagen nur einen ungewöhnlich kleinen Strom entnehmen sollte.In the modified embodiment of FIG. 2, it is assumed that the potential difference between the supply line and the track rails, for example, a voltage of 1000 volts and that thus the driving car indicated in the drawing has a maximum performance of 1000 HP or 750 KW own. The battery here has only one capacity that is sufficient that the electromagnetic devices are closed and remain closed, if the drive car should only draw an unusually small current.

Die Wirkungsweise ist folgende: Angenommen, der Treibwagen befände sich im Ruhezustande und sämmtliche Schaltvorrichtungen wären geöffnet. Beim Schliefsen der Schaltvorrichtung Sw verläuft ein Strom vom positiven Pol der Batterie B aus durch Draht«/¹¹,The mode of operation is as follows: Assume that the drive car is in the idle state and all switching devices are open. When the switching device Sw is closed, a current runs from the positive pole of the battery B through wire «/ ¹¹ ,

Schaltvorrichtung Sw, Draht w¹², Stromabnehmer S², Theilleiter oder -Schiene Sc⁴, Leiter w\ Spule des Magneten Af², Spule des Magneten M³ und schliefslich durch die Gleisschienen, die Wagenachse und den Draht η>^λ% nach dem negativen Pol der Batterie. Die Magnete Af² und M^a werden erregt und die Hebel p'² p³ haben, wie in der Zeichnung angedeutet, Verbindung zwischen den Zweigleitern Fw² Fw³ und den Theilleitern oder -Schienen Sc³ Sc^s hergestellt. Der Strom verläuft nunmehr wie folgt: Von Zweigleiter Fw³ durch Draht w^h, Theilleiter. Sc⁶, Stromabnehmer 5', Draht w⁹, Treibmaschinen M (über Draht w¹⁰), Widerstände und Schaltvorrichtung Sw. Hier findet eine Theilung in zwei Ströme statt, von denen der eine über Draht wⁿ nach Stromabnehmer .S², Theilleiterschiene Sc^, Draht W^, beide Magnetspulen, wie im vorher erwähnten Falle, und schliefslich nach den Gleisschienen R und R¹ und zurück nach der Ausgangsstelle geht. Der zweite Strom nimmt seinen Weg durch Draht w¹¹, Batterie B (welche dadurch geladen wird) und durch Draht w¹³ ι nach der Wagenachse CW und den Gleisschienen. Switching device Sw, wire w ¹² , current collector S ² , partial conductor or rail Sc ⁴ , conductor w \ coil of magnet Af ² , coil of magnet M ³ and finally through the track rails, the carriage axle and the wire η> ^λ% after the negative Battery pole. The magnets Af ² and M ^a are excited and the levers p ' ² p ³ have, as indicated in the drawing, a connection between the branch conductors Fw ² Fw ³ and the partial conductors or rails Sc ³ Sc ^s . The current now runs as follows: From branch conductor Fw ³ through wire w ^h , partial conductor. Sc ⁶ , current collector 5 ', wire w ⁹ , driving machines M (via wire w ¹⁰ ), resistors and switching device Sw. Here there is a division into two streams, one of which is via wire w ⁿ to pantograph .S ² , partial conductor rail Sc ^, wire W ^, both magnetic coils, as in the case mentioned above, and finally to the rails R and R ¹ and goes back to the starting point. The second current makes its way through wire w ¹¹ , battery B (which is charged thereby) and through wire w ¹³ ι to the carriage axis CW and the track rails.

Für eine richtige Würdigung der selbsttätigen Ladung bezw. Entladung der Batterie im einen oder anderen Falle ist es nützlich, ein Betriebsbeispiel anzuführen. Angenommen, die Batterie B bestehe aus fünf Zellen, die eine hohe Capacität besitzen. Die elektromotorische Kraft der Entladung wird alsdann etwa io Volt entsprechen, während die elektromotorische Kraft bei der Ladung etwa fünf mal 2,5 gleich 12,5 Volt betragen wird. Angenommen, die Summe sämmtlicher Widerstände in der Leitung w ¹², dem Stromabnehmer S'², dem Theilleiter Sc*, dem Draht wⁱ, den beiden Elektromagnetspulen Ai² Ai³ nach dem negativen Pol der Batterie. B betrage 0,05 Ohm. Beim Schliefsen der Schaltvorrichtung wirdFor a correct appreciation of the automatic loading respectively. Discharge of the battery in one case or another it is useful to give an operational example. Assume that the battery B consists of five cells that have a high capacity. The electromotive force of the discharge will then be about 10 volts, while the electromotive force of the charge will be about five times 2.5 equal to 12.5 volts. Assume the sum of all resistances in the line w ¹² , the current collector S ' ² , the partial conductor Sc *, the wire w ⁱ , the two electromagnetic ^{coils Ai 2} Ai ³ to the negative pole of the battery. B is 0.05 ohms. When the switching device is closed

alsdann die Batterie einen Strom vonthen the battery has a current of

gleich 200 Ampere durch diesen Stromkreis senden. Im Falle, dafs der Strom, welcher von dem Hauptleiter aus durch die Treibmaschine fliefst, 200 Ampere beträgt, wird kein Strom durch die Batterie hindurchgehen, ebensowenig wird eine irgendwie in Betracht kommende Strommenge durch dieselbe hindurchgehen, ehe nicht der Strom auf 255 Ampere gestiegen ist. wo alsdann die elektromotorische Kraft an den Polenden der Batterie auf 12,5 Volt gelangt sein wird; nehmen dagegen die Treibmaschinen etwa 500 Ampere auf, so wird die Hälfte dieses Stromes durch die Batterie gehen und.dieselbe laden. Ebenso wird, wenn der Zug ein Gefälle hinabfährt, wo dann die Möglichkeit vorlage, dafs nicht die erforderliche Anzahl Amperewindungen um die Magnete vorhanden ist, um sie entsprechend erregt zu erhalten, die Batterie sofort den Unterschied zwischen den 200 Ampere und dem von den Treibmaschinen aufgenommenen Strom ausgleichen. send equal to 200 amps through this circuit. In the event that the current, which flowing from the main conductor through the prime mover, is 200 amperes, will not be Current will pass through the battery, nor will it be considered in any way Amount of current pass through it before the current does not reach 255 amperes has risen. where then the electromotive force at the terminal ends of the battery is reduced to 12.5 volts will have come; on the other hand, if the driving machines draw around 500 amperes, the Half of this current go through the battery and charge the same. Likewise, if the Train descends a slope, where there was then the possibility that not the required Number of ampere-turns around the magnets is available to make them excited accordingly get the battery instantly the difference between the 200 amps and that of the Drifting machines compensate for the electricity consumed.

Zur weiteren Erläuterung des Betriebes sei angenommen, der in Fig. 2 gezeigte Treibwagen bewege' sich von links nach rechts mit einer Geschwindigkeit von 96 km die Stunde oder etwa 27 m die Secunde. Indem der Stromabnehmer S¹ sich über den Theilleiter 5c⁵ hinwegbewegt und der Stromabnehmer S'² den Theilleiter Sc⁶ verläfst und sich über den Theilleiter Sc⁴ hinwegzubewegen beginnt, wird der Strom von dem Draht w⁶ nach dem Draht w* geschaltet und der Magnet Af² zieht seinen Schalthebel p'² an. Wenn nun aber der Stromabnehmer. 5¹ die Schiene Se'= verläfst, so mufs der Magnet Ai² bereits geschlossen sein, damit der Leiter 5c³ Strom erhält, weil anderenfalls der die Fortbewegung bewirkende Strom an dem Ende der Schiene 5c⁵ unterbrochen werden würde. Sind nun die Magnete so eingerichtet, dafs sie sich mit Sicherheit in einer halben Secunde schliefsen, so folgt daraus, dafs die Entfernung D (Fig. 2) etwa 13,5 m betragen mufs. Sollte sich der Zug mit noch gröfserer Geschwindigkeit bewegen müssen, so würde man entweder Elektromagnete anwenden müssen, welche in weniger als einer halben Secunde wirken, oder man würde die Theilleiter länger einrichten oder die Länge der Stromabnehmer vergröfsern müssen.To further explain the operation, it is assumed that the driving car shown in FIG. 2 moves from left to right at a speed of 96 km per hour or about 27 m per second. As the current collector S ¹ moves over the partial conductor 5c ⁵ and the current collector S ' ² leaves the partial conductor Sc ⁶ and begins to move over the partial conductor Sc ⁴ , the current is switched from the wire w ⁶ to the wire w * and the magnet Af ² pulls its shift lever p ' ² . But if now the pantograph. 5 ^{1 runs} the rail Se '= , the magnet Ai ^{2 must} already be closed so that the conductor 5c ³ receives current, because otherwise the current causing the movement would be interrupted ^{at the end of the rail 5c 5.} If the magnets are now so arranged that they will close with certainty in half a second, it follows that the distance D (Fig. 2) must be about 13.5 m. Should the train have to move at an even greater speed, one would either have to use electromagnets, which act in less than half a second, or one would have to make the partial conductors longer, or increase the length of the pantographs.

Claims

Patent claim:

An electrical railway system according to patent no. 90826, characterized by the arrangement of switching electromagnets with two sets of partial conductors in such a way that the coils of these Magnets are continually in a circuit between the one set of partial conductors and the earth or return line and are connected in series with the driving machine while the other set of partial ladders are excited when a carriage passes by temporarily connected to a main feed line directly through the switching contacts and completely disconnected from the switching magnets after the car has passed will.

1 sheet of drawings.