EP2160301A2 - Schienenfahrzeug mit einem wagenkasten sowie verfahren zum schutzerden eines solchen wagenkastens - Google Patents

Schienenfahrzeug mit einem wagenkasten sowie verfahren zum schutzerden eines solchen wagenkastens

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EP2160301A2
EP2160301A2 EP08774225A EP08774225A EP2160301A2 EP 2160301 A2 EP2160301 A2 EP 2160301A2 EP 08774225 A EP08774225 A EP 08774225A EP 08774225 A EP08774225 A EP 08774225A EP 2160301 A2 EP2160301 A2 EP 2160301A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail vehicle
voltage
car body
resistance
resistance device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08774225A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Kitzmüller
Rüdiger Polley
Franz-Josef Weber
Stefan Zebunke
Markus Matthias Gaudenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2160301A2 publication Critical patent/EP2160301A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/005—Interference suppression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle with a car body and with the car body related contact means, such as wheels or wheelsets, which are in operation of the rail vehicle with at least one track side rail in contact, wherein the car body and at least one of the contact means an electrical resistance device are connected together.
  • Earthing concepts of today's electric and diesel-electric rail or railway vehicles must equally both the requirements of a trouble-free operating current feedback in the rail - so the operating grounding - and the requirements for effective contact protection - so the protective ground - account.
  • the contact protection requires the lowest possible possible connection of all metallic parts of the car body, which could be under tension in case of failure, with the Bahnerde, d. H. for example, the rails.
  • Such an error case could be, for example, that a contact wire of a catenary of the route breaks and comes into contact with the car body. In such a case, namely, the car body would be under high voltage, if there is no efficient protective grounding.
  • a protective earthing is realized in prior art rail vehicles, for example via earth cables, which are connected to Radsatzêten the rail vehicle.
  • the invention has for its object to provide a rail vehicle, which has an even better grounding behavior than previous rail vehicles. This object is achieved by a rail vehicle with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the rail vehicle according to the invention are specified in subclaims.
  • the invention provides that the resistance device in a voltage range with low voltage has a greater electrical resistance than in a voltage range with the other hand, higher voltage.
  • a significant advantage of the rail vehicle according to the invention is to be seen in that the resistance device has two different areas or operating modes, namely an operating range with a high electrical resistance and an operating range with a comparatively lower resistance.
  • the resistance device In normal operation of the rail vehicle, so if there is no high voltage applied to the car body, a very low protective grounding of the car body is not required and sometimes detrimental to the performance of the rail vehicle. Namely, if the electrical resistance between the car body and ground or the rails is too low, it may lead to the ingress of electrical parallel currents from the track, for example, currents of other rail vehicles, which are located in the same track circuit.
  • Such a coupling of parallel currents will occur, in particular, when the electrical resistance of the track-side rails is greater than the electrical resistance of the rail vehicle or its car body thereon; because the electric current will divide according to the partial resistances in car body and rail.
  • the earthing resistance should be as large as possible to ground the car body;
  • the earthing resistance between the car body and the track-side rails must of course not be too large, since otherwise in the case of a high voltage on the car body, no efficient protective grounding would take place. would be because the voltage drop across a high resistance grounding resistor would be too large.
  • a resistance device with a non-linear behavior between the car body and the track-side rails, which has two different electrical resistances or resistance ranges, namely a high-impedance resistor for the normal operation of the Rail vehicle and a low-resistance area in the event of a high-voltage accident.
  • the described resistance device is advantageous, because there the problem of coupling in parallel currents into the vehicle body occurs or can occur very frequently.
  • long rail vehicles for example, rail vehicles are to be understood which have a length of more than 15 m, in particular more than 20 m
  • Such rail vehicles can be formed, for example, by longer individual vehicles, by multiple units or by "normal" trains, which are electrically interconnected Have wagons and thus form a - seen electrically - uniform rail vehicle.
  • the contact means with which the rail vehicle makes an electrical contact with the track-side rails can be formed, for example, by wheels, wheel sets, chassis or bogies of the rail vehicle.
  • the resistance device is preferably dimensioned such that at voltages below a predetermined first limit voltage, in particular below 100 volts peak value, an electrical resistance between 33 m ⁇ and 100 m ⁇ occurs and that at voltages corresponding to the operating voltage of the rail vehicle, an electrical resistance of maximum 10 m ⁇ occurs.
  • the resistance device can be formed in a particularly simple manner and thus advantageously by an ohmic resistance and a non-linear element connected electrically in parallel therewith.
  • a nonlinear element can be formed, for example, by a voltage absorber, in particular a spark gap, which is triggered or ignited when a predetermined minimum voltage or ignition voltage is applied.
  • the resistance device may also comprise a varistor which has a lower electrical resistance at higher voltages than at low electrical voltages.
  • Semiconductor circuit which turns on when applying a voltage to external terminals of the semiconductor circuit, when the voltage exceeds a predetermined breakdown voltage, while their resistance between see their outer terminals reduced.
  • the large electrical resistance is used at small car body voltages or in normal operation to avoid coupling of parallel currents. For this reason, it is considered to be particularly advantageous if at least in the central region of the rail vehicle, a corresponding non-linear resistance device is connected to the car body; because the coupling of parallel currents is particularly relevant for longer electrical distances in the car body, unless such a coupling is prevented by a correspondingly large ohmic resistance between the car body and rails.
  • all contact means which produce an electrical contact to the rails are connected to the car body by a corresponding resistance device with non-linear behavior.
  • the invention further relates to a method for protective earthing a car body of a rail vehicle, in which the vehicle body is geer det via at least one electrical contact means with at least one track-side rail.
  • the protective earth at least one resistance device is used, which between the car body and the at least one contact means is connected and which has a greater electrical resistance in a voltage range with a lower voltage than in a voltage range with a higher voltage.
  • Figure 1 shows an embodiment of a rail vehicle according to the invention in longitudinal section on a track-side rail
  • Figure 2 shows an example of the electrical behavior of a resistance device of the rail vehicle according to Figure 1 and
  • FIG 3 shows the rail vehicle according to Figure 1 in cross section in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a rail vehicle 10 which is located on rails 15 of a track bed 18.
  • the rail vehicle 10 has wheels 20, 30, 40 and 50, which make an electrical contact to the rails 15 of the track bed 18.
  • At least one of the wheels of the rail vehicle 10 In order to keep the current component II in the car body 60 as low as possible, at least one of the wheels of the rail vehicle 10, more preferably each wheel, each connected via an electrical resistance device 70 to the car body 60, which has a "nonlinear behavior" and in one Voltage range with low voltage has a greater electrical resistance than in a voltage range with contrast higher voltage.
  • the resistance device 70 ensures that during normal operation of the rail vehicle 10, a relatively large electrical resistance between the respective associated wheel and the car body 60 is caused, so that the total electrical resistance of the rail vehicle 10 is relatively large and the current component II relative to the current component 12th remains relatively small.
  • the resistance device 70 ensures efficient protective earthing of the car body 60, namely, in the case of a high voltage on the car body 60, this is efficiently forwarded via the resistance device 70 to the rails 15 and thus into the track bed 18.
  • a high voltage could occur, for example, when a contact wire 80, shown only schematically in FIG. 1, of a catenary falls onto the rail vehicle 10 and thus puts the vehicle body 60 under high voltage.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the electrical behavior of the resistance device 70 according to FIG. Shown is the electrical profile of the electrical resistance R over the voltage drop across the outer terminals of the resistance device 70 U. It can be seen that in a lower voltage range dUl below a voltage Us a relatively large electrical resistance Rl occurs; in a higher voltage range dU2 above a threshold voltage Us, the resistance reduces to a value R2.
  • Suitable ranges of values for Us, R1 and R2 are, for example:
  • dUl 0 volts to 100 volts
  • dU2 100 volts to 100 kV
  • an electrical behavior for example, by an ohmic resistance Rl can be achieved, in which a non-linear element RnI, such as a surge arrester or a spark gap is connected in parallel (see Figure 3).
  • a resistance device 70 may also comprise a varistor or a corresponding semiconductor circuit which causes the correspondingly described electrical behavior.
  • the rail vehicle 10 according to FIG. 1 is shown by way of example in cross section.
  • the drive circuit 100 which is housed in an electrically shielded container 110.
  • the drive circuit 100 includes, for example, a four-quadrant controller 120, a drive controller 130, and a pulse inverter 140.
  • the container 110 is electrically connected to the car body 60 of the rail vehicle 10; from the car body 60, only one base plate is shown by way of example in FIG. The connection between see the car body 60 and the container 110 via a grounding line 150th
  • the car body 60 is connected via a pivot 160 to a bogie 170, in which a traction motor 180 is accommodated.
  • the housing of the drive motor 180 is connected via a grounding line 185 to the bogie 170.
  • the bogie 170 is mechanically, but electrically isolated, supported by two wheels 20 and 20 'connected by an axle 190.
  • the axle 190 is connected via a gear 200 and a clutch 210 to the traction motor 180, wherein the housing of the traction motor 180 is isolated via electrically insulated bearings 220 of the drive branch.
  • electrically insulated bearings are marked by a thicker line than electrically non-insulated bearings.
  • conductive material is hatched and non-conductive material 225 is marked black.
  • FIG. 3 shows a brake control unit 230, which is connected to a speed sensor 240, which measures the speed of rotation of the axis 190 and emits corresponding signals. Via a grounding line 250, the brake control unit 230 is electrically connected to the car body 60.
  • FIG. 3 also shows an exemplary embodiment of the resistance device 70 according to FIG. 1. It can be seen that the resistance device 70 is electrically connected between the vehicle body 60 and the axle 190 or the two wheels 20 and 20 '.
  • the resistance device 70 comprises an ohmic resistor Rl and a non-linear resistor RnI connected in parallel thereto, which is formed, for example, by a spark gap.
  • the resistance device 70 has a relatively high electrical resistance R 1, so that an undesired flow of current through the wheels 20 and 20 'or the axis 190 through the resistance device 70 into the vehicle body 60 is avoided.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich u. a. auf ein Schienenfahrzeug (10) mit einem Wagenkasten (60) und mit dem Wagenkasten in Verbindung stehenden Kontaktmitteln (20, 30, 40, 50), die beim Betrieb des Schienenfahrzeugs mit zumindest einer streckenseitigen Schiene (15) in Kontakt stehen, wobei der Wagenkasten und zumindest eines der Kontaktmittel durch eine elektrische Widerstandseinrichtung (70) miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Widerstandseinrichtung (70) in einem Spannungsbereich (dU1) mit niedriger Spannung einen größeren elektrischen Widerstand (R1) aufweist als in einem Spannungsbereich (dU2) mit demgegenüber höherer Spannung.

Description

Beschreibung
Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten sowie Verfahren zum Schutzerden eines solchen Wagenkastens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit einem Wagenkasten und mit dem Wagenkasten in Verbindung stehenden Kontaktmitteln, wie beispielsweise Rädern oder Radsätzen, die beim Betrieb des Schienenfahrzeugs mit zumindest einer stre- ckenseitigen Schiene in Kontakt stehen, wobei der Wagenkasten und zumindest eines der Kontaktmittel durch eine elektrische Widerstandseinrichtung miteinander verbunden sind.
Erdungskonzepte heutiger elektrischer und dieselelektrischer Schienen- bzw. Bahnfahrzeuge müssen gleichermaßen sowohl den Anforderungen an eine störungsfreie Betriebsstromrückführung in die Fahrschiene - also der Betriebserdung - als auch den Anforderungen an einen wirkungsvollen Berührschutz - also der Schutzerdung - Rechnung tragen.
Der Berührschutz erfordert eine möglichst niederohmige Verbindung aller metallischen Teile des Wagenkastens, die im Fehlerfall unter Spannung stehen könnten, mit der Bahnerde, d. h. beispielsweise den Fahrschienen. Ein solcher Fehlerfall könnte beispielsweise darin bestehen, dass ein Fahrdraht einer Oberleitung der Fahrstrecke abreißt und in Kontakt mit dem Wagenkasten tritt. In einem solchen Fall würde nämlich der Wagenkasten unter Hochspannung stehen, falls keine effiziente Schutzerdung erfolgt.
Eine Schutzerdung wird bei vorbekannten Schienenfahrzeugen beispielsweise über Erdseile realisiert, die mit Radsatzkontakten des Schienenfahrzeugs verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug anzugeben, das ein noch besseres Erdungsverhalten aufweist als bisherige Schienenfahrzeuge. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Widerstandseinrichtung in einem Spannungsbereich mit niedriger Spannung einen größeren elektrischen Widerstand aufweist als in einem Spannungsbereich mit demgegenüber höherer Spannung.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs ist darin zu sehen, dass die Widerstandseinrichtung zwei unterschiedliche Bereiche bzw. Betriebsarten aufweist, nämlich einen Betriebsbereich mit einem großen elektrischen Widerstand und einen Betriebsbereich mit einem demgegenüber geringeren Widerstand. Im Normalbetrieb des Schienenfahrzeugs, wenn also keine Hochspannung am Wagenkasten anliegt, ist eine sehr niederohmige Schutzerdung des Wagenkastens nicht erforderlich und mitunter für das Betriebsverhalten des Schienenfahrzeugs nachteilig. Ist nämlich der elektrische Widerstand zwischen dem Wagenkasten und Erde bzw. den Schienen zu gering, so kann es zu einem Eindringen von elektrischen Parallelströmen aus dem Gleis kommen, beispielsweise von Strömen anderer Schienenfahrzeuge, die sich im gleichen Gleisstromkreis befinden. Ein solches Einkoppeln von Parallelströmen wird insbesondere dann eintreten, wenn der elektrische Widerstand der streckenseitigen Schienen größer ist als der elektrische Widerstand des darauf befindlichen Schienenfahrzeugs bzw. dessen Wagenkastens; denn der elektrische Strom wird sich entsprechend den Teilwiderständen in Wagenkasten und Schiene aufteilen. Um ein solches Eindringen von unerwünschtem Strom in den Wagenkasten zu vermeiden, sollte der Erdungswiderstand zum Erden des Wagenkastens möglichst groß sein; gleichzeitig darf der Erdungswiderstand zwischen dem Wagenkasten und den streckenseitigen Schienen selbstverständlich nicht zu groß sein, da sonst im Falle einer Hochspannung am Wagenkasten keine effiziente Schutzerdung erfol- gen würde, da der Spannungsabfall an einem hochohmigen Erdungswiderstand zu groß wäre.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, indem erfindungsge- maß vorgesehen wird, zwischen dem Wagenkasten und den stre- ckenseitigen Schienen eine Widerstandseinrichtung mit einem nichtlinearen Verhalten zwischenzuschalten, die zwei unterschiedliche elektrische Widerstände bzw. Widerstandsbereiche aufweist, nämlich einen hochohmigen Widerstand für den Normalbetrieb des Schienenfahrzeugs sowie einen niederohmigen Widerstandsbereich für den Fall eines Hochspannungsunfalls.
Insbesondere bei langen Schienenfahrzeugen ist die beschriebene Widerstandseinrichtung vorteilhaft, weil dort nämlich das Problem eines Einkoppeins von Parallelströmen in den Wagenkasten sehr häufig auftritt bzw. auftreten kann. Unter „langen" Schienenfahrzeugen sind beispielsweise Schienenfahrzeuge zu verstehen, die eine Länge über 15 m, insbesondere über 20 m, aufweisen. Solche Schienenfahrzeuge können bei- spielsweise durch längere Einzelfahrzeuge, durch Triebzüge oder auch durch „normale" Züge gebildet sein, die elektrisch durchverbundene Waggons aufweisen und somit ein - elektrisch gesehen - einheitliches Schienenfahrzeug bilden.
Die Kontaktmittel, mit denen das Schienenfahrzeug einen e- lektrischen Kontakt zu den streckenseitigen Schienen herstellt, können beispielsweise durch Räder, Radsätze, Fahrgestelle oder Drehgestelle des Schienenfahrzeugs gebildet sein.
Die Widerstandseinrichtung ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass bei Spannungen unter einer vorgegebenen ersten Grenzspannung, insbesondere unterhalb von 100 Volt Scheitelwert, ein elektrischer Widerstand zwischen 33 mΩ und 100 mΩ auftritt und dass bei Spannungen, die der Betriebsspannung des Schienenfahrzeugs entsprechen, ein elektrischer Widerstand von maximal 10 mΩ auftritt. Die Widerstandseinrichtung lässt sich besonders einfach und damit vorteilhaft durch einen ohmschen Widerstand und ein dazu elektrisch parallel geschaltetes nichtlineares Element bilden. Ein solches nichtlineares Element kann beispielsweise durch einen Spannungsabieiter, insbesondere eine Funkenstrecke, gebildet sein, der bzw. die bei Anlegen einer vorgegebenen Mindestspannung bzw. Zündspannung ausgelöst bzw. gezündet wird.
Alternativ oder zusätzlich kann die Widerstandseinrichtung auch einen Varistor umfassen, der bei höheren Spannungen einen niedrigeren elektrischen Widerstand aufweist als bei kleinen elektrischen Spannungen.
Auch ist es möglich, dass die Widerstandseinrichtung eine
Halbleiterschaltung aufweist, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung an äußeren Anschlüssen der Halbleiterschaltung durchschaltet, wenn die Spannung eine vorgegebene Durch- schaltspannung überschreitet, und dabei ihren Widerstand zwi- sehen ihren äußeren Anschlüssen reduziert.
Wie bereits oben ausgeführt, dient der große elektrische Widerstand bei kleinen Wagenkastenspannungen bzw. im Normalbetrieb dazu, ein Einkoppeln von Parallelströmen zu vermeiden. Aus diesem Grunde wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn zumindest im mittleren Bereich des Schienenfahrzeugs eine entsprechende nichtlineare Widerstandseinrichtung mit dem Wagenkasten verbunden wird; denn insbesondere bei längeren elektrischen Strecken im Wagenkasten wird das Ein- koppeln von Parallelströmen relevant, sofern nicht durch einen entsprechend großen ohmschen Widerstand zwischen Wagenkasten und Schienen eine solche Einkopplung verhindert wird.
Besonders bevorzugt werden alle Kontaktmittel, die einen e- lektrischen Kontakt zu den Schienen herstellen, durch eine entsprechende Widerstandseinrichtung mit nichtlinearem Verhalten mit dem Wagenkasten verbunden. Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Schutzerden eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs, bei dem der Wagenkasten über zumindest ein elektrisches Kontaktmittel mit zumindest einer streckenseitigen Schiene geer- det wird.
Um eine sichere Schutzerdung zu gewährleisten und gleichzeitig zu erreichen, dass ein Einkoppeln von Parallelströmen aus einer streckenseitigen Schiene in den Wagenkasten verhindert, zumindest gering gehalten, wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum Schutzerden zumindest eine Widerstandseinrichtung verwendet wird, die zwischen den Wagenkasten und das zumindest eine Kontaktmittel geschaltet ist und die in einem Spannungsbereich mit niedriger Spannung einen größeren elek- trischen Widerstand aufweist als in einem Spannungsbereich mit demgegenüber höherer Spannung.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfin- dungsgemäßen Schienenfahrzeug verwiesen, da die Vorteile des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs denen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen entsprechen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug im Längsschnitt auf einer streckenseitigen Schiene, Figur 2 beispielhaft das elektrische Verhalten einer Widerstandseinrichtung des Schienenfahrzeugs gemäß Figur 1 und
Figur 3 das Schienenfahrzeug gemäß Figur 1 im Querschnitt in einer schematischen Darstellung.
In den Figuren 1 bis 3 werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet. In der Figur 1 erkennt man ein Schienenfahrzeug 10, das auf Schienen 15 eines Gleisbetts 18 befindlich ist. Das Schienenfahrzeug 10 weist Räder 20, 30, 40 und 50 auf, die einen e- lektrischen Kontakt zu den Schienen 15 des Gleisbetts 18 herstellen .
Um eine Schutzerdung eines Wagenkastens 60 des Schienenfahrzeugs 10 zu ermöglichen, stehen einzelne oder alle Räder 20, 30, 40 und 50 elektrisch mit dem Wagenkasten 60 in Verbindung.
Fließt nun ein elektrischer Strom durch die Schienen 15 des Gleisbetts 18, wie dies in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen Ig angedeutet ist, so kann ein Teil Il dieses Stromes über die vorderen Räder 20 und 30 in den Wagenkasten 60 einkoppeln und wieder über die hinteren Räder 40 und 50 in das Gleisbett 18 zurückkoppeln. Ein Stromanteil Il des Gesamtstroms Ig würde somit im Wagenkasten 60 fließen, und zwar parallel zu dem Teilstrom 12, der in den Schienen 15 des Gleisbetts 18 fließt. Es gilt dabei:
Ig = Il + 12
Je geringer der elektrische Widerstand des Wagenkastens 60 des Schienenfahrzeugs 10 verglichen mit dem elektrischen Widerstand der Schiene 15 ist, desto größer wird der Stromanteil Il gegenüber dem Stromanteil 12 sein.
Um den Stromanteil Il im Wagenkasten 60 so gering wie möglich zu halten, ist zumindest eines der Räder des Schienenfahrzeugs 10, besonders bevorzugt jedes Rad, jeweils über eine elektrische Widerstandseinrichtung 70 mit dem Wagenkasten 60 verbunden, die ein „nichtlineares Verhalten" aufweist und in einem Spannungsbereich mit niedriger Spannung einen größeren elektrischen Widerstand aufweist als in einem Spannungsbereich mit demgegenüber höherer Spannung. Die Widerstandseinrichtung 70 gewährleistet dabei, dass im Normalbetrieb des Schienenfahrzeugs 10 ein relativ großer elektrischer Widerstand zwischen dem jeweils zugeordneten Rad und dem Wagenkasten 60 hervorgerufen wird, so dass der elekt- rische Gesamtwiderstand des Schienenfahrzeugs 10 relativ groß wird und der Stromanteil Il gegenüber dem Stromanteil 12 relativ klein bleibt. Dennoch gewährleistet die Widerstandseinrichtung 70 eine effiziente Schutzerdung des Wagenkastens 60, da nämlich im Fall einer Hochspannung am Wagenkasten 60 diese über die Widerstandseinrichtung 70 effizient an die Schienen 15 und damit ins Gleisbett 18 weitergeleitet wird. Eine solche Hochspannung könnte beispielsweise auftreten, wenn ein in der Figur 1 nur schematisch dargestellter Fahrdraht 80 einer Oberleitung auf das Schienenfahrzeug 10 fällt und somit den Wagenkasten 60 unter Hochspannung setzt.
In der Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für das elektrische Verhalten der Widerstandseinrichtung 70 gemäß Figur 1 gezeigt. Dargestellt ist der elektrische Verlauf des elektri- sehen Widerstands R über der an den äußeren Anschlüssen der Widerstandseinrichtung 70 abfallenden Spannung U. Man erkennt, dass in einem unteren Spannungsbereich dUl unterhalb einer Spannung Us ein relativ großer elektrischer Widerstand Rl auftritt; in einem höheren Spannungsbereich dU2 oberhalb einer Schwellenspannung Us reduziert sich der Widerstand auf einen Wert R2.
Geeignete Wertebereiche für Us, Rl und R2 sind beispielsweise :
dUl: 0 Volt bis 100 Volt dU2: 100 Volt bis 100 kV
Rl: 33 mΩ bis 100 mΩ
R2: 0 Ω bis 10 mΩ Us: zwischen dUl und dU2
Ein elektrisches Verhalten, wie es in der Figur 2 dargestellt ist, kann beispielsweise durch einen ohmschen Widerstand Rl erreicht werden, dem ein nichtlineares Element RnI, wie beispielsweise ein Überspannungsabieiter oder eine Funkenstrecke parallel geschaltet ist (vgl. Figur 3). Alternativ kann eine solche Widerstandseinrichtung 70 auch einen Varistor oder ei- ne entsprechende Halbleiterschaltung umfassen, die das entsprechend beschriebene elektrische Verhalten hervorruft.
In der Figur 3 ist das Schienenfahrzeug 10 gemäß Figur 1 beispielhaft im Querschnitt dargestellt. Man erkennt den Fahr- draht 80, mit dem sich wahlweise einer der beiden Panto- graphen 90 in Kontakt bringen lässt, die einen Betrieb des Schienenfahrzeugs 10 entweder im Wechselstrombetrieb oder im Gleichstrombetrieb ermöglichen.
Mit den beiden Pantographen 90 steht eine Ansteuerschaltung
100 in Verbindung, die in einem elektrisch geschirmten Behälter 110 untergebracht ist. Die Ansteuerschaltung 100 umfasst beispielsweise einen Vierquadrantensteller 120, ein Antriebssteuergerät 130 sowie einen Pulswechselrichter 140.
Wie sich in der Figur 1 erkennen lässt, ist der Behälter 110 elektrisch mit dem Wagenkasten 60 des Schienenfahrzeugs 10 verbunden; von dem Wagenkasten 60 ist in der Figur 3 beispielhaft nur eine Bodenplatte gezeigt. Die Verbindung zwi- sehen dem Wagenkasten 60 und dem Behälter 110 erfolgt über eine Erdungsleitung 150.
Der Wagenkasten 60 ist über einen Drehzapfen 160 mit einem Drehgestell 170 verbunden, indem auch ein Fahrmotor 180 un- tergebracht ist. Das Gehäuse des Fahrmotors 180 ist über eine Erdungsleitung 185 mit dem Drehgestell 170 verbunden.
Das Drehgestell 170 wird mechanisch, jedoch elektrisch isoliert, durch zwei Räder 20 und 20' getragen, die durch eine Achse 190 verbunden sind. Die Achse 190 ist über ein Getriebe 200 sowie eine Kupplung 210 mit dem Fahrmotor 180 verbunden, wobei das Gehäuse des Fahrmotors 180 über elektrisch isolierte Lager 220 von dem Antriebszweig isoliert ist. In der Figur 3 sind elektrisch isolierte Lager durch eine dickere Linie markiert als elektrisch nicht isolierte Lager. Im Übrigen ist leitendes Material schraffiert und nichtleitendes Material 225 schwarz markiert.
Außerdem erkennt man in der Figur 3 ein Bremssteuergerät 230, das mit einem Drehzahlgeber 240 in Verbindung steht, das die Drehgeschwindigkeit der Achse 190 misst und entsprechende Signale abgibt. Über eine Erdungsleitung 250 ist das Bremssteuergerät 230 mit dem Wagenkasten 60 elektrisch verbunden.
In der Figur 3 erkennt man darüber hinaus ein Ausführungsbeispiel für die Widerstandseinrichtung 70 gemäß Figur 1. Man sieht, dass die Widerstandseinrichtung 70 elektrisch zwischen den Wagenkasten 60 und die Achse 190 bzw. die beiden Räder 20 und 20' geschaltet ist. Die Widerstandseinrichtung 70 umfasst einen ohmschen Widerstand Rl und einen dazu parallel geschalteten nichtlinearen Widerstand RnI, der beispielsweise durch eine Funkenstrecke gebildet wird.
Im Normalbetrieb des Schienenfahrzeugs 10 weist die Widerstandseinrichtung 70 einen relativ hohen elektrischen Widerstand Rl auf, so dass ein unerwünschter Stromfluss durch die Räder 20 und 20' bzw. die Achse 190 durch die Widerstandseinrichtung 70 hindurch in den Wagenkasten 60 vermieden wird.
Im Falle einer Hochspannung am Wagenkasten 60, wie sie beispielsweise auftreten könnte, wenn der Fahrdraht 80 auf den Wagenkasten 60 des Schienenfahrzeugs 10 fällt bzw. mit diesen kontaktiert wird, wird die Hochspannung dennoch effizient durch die Widerstandseinrichtung 70 abgeleitet, weil diese nämlich bei hohen elektrischen Spannungen über die Funkenstrecke RnI bei einem Funkenüberschlag niederohmig wird und die Hochspannung über die Räder 20 und 20' bzw. in die Schienen 15 des Gleisbetts 18 ableitet.

Claims

Patentansprüche
1. Schienenfahrzeug (10) mit einem Wagenkasten (60) und mit dem Wagenkasten in Verbindung stehenden Kontaktmitteln (20, 30, 40, 50), die beim Betrieb des Schienenfahrzeugs mit zumindest einer streckenseitigen Schiene (15) in Kontakt stehen, wobei der Wagenkasten und zumindest eines der Kontaktmittel durch eine elektrische Widerstandseinrichtung (70) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung (70) in einem Spannungsbereich (dUl) mit niedriger Spannung einen größeren elektrischen Widerstand (Rl) aufweist als in einem Spannungsbereich (dU2) mit demgegenüber höherer Spannung.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kontaktmittel durch ein Rad, Radsatz, Fahrgestell oder Drehgestell gebildet ist.
3. Schienenfahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung derart dimensioniert ist, dass bei Spannungen unter 100 Volt ein elektrischer Widerstand von mindestens 33 mΩ auftritt und dass bei Spannungen, die der Betriebsspannung des Schienenfahrzeugs entsprechen, ein elektrischer Widerstand von maxi- mal 10 mΩ auftritt.
4. Schienenfahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung einen ohmschen Widerstand (Rl) und ein dazu parallel geschaltetes elektrisch nichtlineares Element (RnI) umfasst.
5. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtlineare Element einen Überspannungsabieiter, insbesondere eine Funkenstrecke, aufweist, der bzw. die bei Anlegen einer vorgegebenen Aktivierungsspannung aktiviert, insbesondere gezündet, wird.
6. Schienenfahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung einen Varistor umfasst.
7. Schienenfahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandseinrichtung eine Halbleiterschaltung aufweist, die bei Anlegen einer Spannung an äußeren Anschlüssen der Halbleiterschaltung oberhalb einer vorgegebenen Durchschaltspannung durchschaltet und ihren Wi- derstand zwischen diesen äußeren Anschlüssen reduziert.
8. Schienenfahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein in einem mittleren Bereich des Schienenfahrzeugs befindliches Kontaktmittel durch eine Widerstandseinrichtung mit dem Wagenkasten elektrisch verbunden ist.
9. Schienenfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem im mittleren Bereich des Schienenfahr- zeugs befindlichen Kontaktmittel um ein mittleres Rad, Radsatz, Fahrgestell oder Drehgestell handelt.
10. Schienenfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Räder, Radsätze, Fahrgestelle oder Drehgestelle des Schienenfahrzeugs durch eine oder mehrere Widerstandseinrichtungen elektrisch mit dem Wagenkasten in Verbindung stehen.
11. Verfahren zum Schutzerden eines Wagenkastens (60) eines Schienenfahrzeugs (10), bei dem der Wagenkasten über zumin- dest ein elektrisches Kontaktmittel (20, 30, 40, 50) mit zumindest einer streckenseitigen Schiene (15) geerdet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schutzerden zumindest eine Widerstandseinrichtung (70) verwendet wird, die zwischen den Wagenkasten (60) und das zumindest eine Kontaktmittel ge- schaltet ist und die in einem Spannungsbereich (dUl) mit niedriger Spannung einen größeren elektrischen Widerstand (Rl) aufweist als in einem Spannungsbereich (dU2) mit demgegenüber höherer Spannung.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein in einem mittleren Bereich des Schienenfahrzeugs befindliches Kontaktmittel, insbesondere Rad, Radsatz, Fahrgestell oder Drehgestell, schutzgeerdet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Räder, Radsätze, Fahrgestelle oder Drehgestelle des Schienenfahrzeugs durch eine oder mehrere Widerstandseinrich- tungen (70) schutzgeerdet werden.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8335108B2 (en) 2008-11-14 2012-12-18 Aplus Flash Technology, Inc. Bit line gate transistor structure for a multilevel, dual-sided nonvolatile memory cell NAND flash array
JP5585211B2 (ja) * 2010-05-27 2014-09-10 日産自動車株式会社 電動車両用動力伝達装置
FR3032794B1 (fr) * 2015-02-13 2017-10-06 Metrolab Dispositif de detection de defauts de rails par mesure d'impedance
CN105015562B (zh) * 2015-07-21 2018-08-24 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种轨道车辆接地电阻的控制方法及其接地板
DE102017213763A1 (de) * 2017-08-08 2019-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Erdungsvorrichtung für ein Schienenfahrzeug
CN109444633B (zh) * 2018-11-15 2020-06-23 中车株洲电力机车有限公司 一种胶轮制式轨道车辆进站接地安全监测系统
CN109703580B (zh) * 2019-01-07 2020-02-14 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 接地系统及具有其的轨道车辆
CN109941299B (zh) * 2019-04-26 2024-03-12 中车眉山车辆有限公司 一种铁路货车移动式接地装置
CN113690639B (zh) * 2020-05-19 2022-09-23 中车唐山机车车辆有限公司 一种轨道列车的接地系统及轨道列车

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1177962A2 (de) * 2000-08-01 2002-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Einrichtung zum Überwachen des Zustands einer Wirbelstrombremse an einem Schienenfahrzeug
JP2004032852A (ja) * 2002-06-24 2004-01-29 Railway Technical Res Inst 高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1419289A (en) * 1919-02-21 1922-06-13 Laurence R Wilder Railway signaling and train-control system
SU458467A1 (ru) * 1974-02-08 1975-01-30 Московский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Устройство дл устранени коммутационных перенапр жений на электроподвижном составе
DE3111096C2 (de) * 1981-03-20 1985-05-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Netztransientenschutzanordnung für elektrische Geräte
FR2504322A1 (fr) * 1981-04-15 1982-10-22 Ferraz & Cie Lucien Systeme de securite a l'encontre de la mise sous tension de structures metalliques
CA1307822C (en) 1986-10-01 1992-09-22 Donald A. Bisson Floating negative automatic grounding switch
SE465240B (sv) * 1989-12-22 1991-08-12 Asea Brown Boveri Oeverspaenningsskydd foer seriekondensatorutrustning
DE9211808U1 (de) * 1992-09-02 1992-11-05 Dehn + Soehne Gmbh + Co Kg, 8500 Nuernberg, De
DE4402023A1 (de) * 1993-12-07 1995-06-08 Elpro Ag Überspannungsschutzgerät
DE19614627A1 (de) * 1996-04-13 1997-10-16 Abb Patent Gmbh Hochspannungs-Stromrichtersystem
DE19837628A1 (de) * 1998-08-19 2000-03-02 Siemens Ag Einrichtung zum Kurzschließen
WO2003065534A1 (de) 2002-01-30 2003-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Einrichtung zum kurzschliessen von zwei elektrischen leitungen zum abbau einer potentialdifferenz

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1177962A2 (de) * 2000-08-01 2002-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Einrichtung zum Überwachen des Zustands einer Wirbelstrombremse an einem Schienenfahrzeug
JP2004032852A (ja) * 2002-06-24 2004-01-29 Railway Technical Res Inst 高速鉄道車両の車体異常電圧低減装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2009000809A2 *

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Publication number Publication date
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AU2008267285A1 (en) 2008-12-31
US7952849B2 (en) 2011-05-31
RU2010102767A (ru) 2011-08-10
CN101687466A (zh) 2010-03-31

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