EP3177475A1 - Stromabnehmervorrichtung und verwendung einer solchen - Google Patents

Stromabnehmervorrichtung und verwendung einer solchen

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Publication number
EP3177475A1
EP3177475A1 EP15753629.3A EP15753629A EP3177475A1 EP 3177475 A1 EP3177475 A1 EP 3177475A1 EP 15753629 A EP15753629 A EP 15753629A EP 3177475 A1 EP3177475 A1 EP 3177475A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
elevation
arm
pantograph
pneumatic
contact wire
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Withdrawn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
EP15753629.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reto Hugli
Jan Messerschmidt
Bernhard SCHAAF-CHRISTMANN
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.)
Kummler and Matter AG
Original Assignee
Kummler and Matter 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 Kummler and Matter AG filed Critical Kummler and Matter AG
Publication of EP3177475A1 publication Critical patent/EP3177475A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/22—Supporting means for the contact bow
    • B60L5/28—Devices for lifting and resetting the collector
    • B60L5/32—Devices for lifting and resetting the collector using fluid pressure
    • 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
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/04—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using rollers or sliding shoes in contact with trolley wire
    • B60L5/12—Structural features of poles or their bases
    • B60L5/16—Devices for lifting and resetting the collector
    • 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
    • B60L2200/18—Buses

Definitions

  • the present invention relates to a pantograph device according to the preamble of the main claim. Furthermore, the present invention relates to a use of such a current collector device.
  • FIG. 2 for the generic state of the art illustrates in a schematic way the essential functional components of such a technology, which is common and generally known from the prior art:
  • an arm 12 is pivotally connected as a current collector bar. More specifically, this pantograph rod (arm) 12 is pivotally provided at a hinge portion 14 fixed to the roof portion 10 such that the arm 12 fully rotates around the fixing portion 14 having a rotation axis formed thereon in the figure plane of FIG. 2 - can be led.
  • the arm 12 carries at the other end, ie opposite the pivot bearing 14, a pantograph head 16 (shown only schematically in the figure), which in an otherwise known manner grinder or electrodes for co-operation with a suitable current-carrying driving voltage line 18 (contact wire, also in the other "Overhead line”).
  • a pantograph head 16 is pressed in the manner shown schematically in Fig. 2 from below against the contact wire 18, for which purpose a corresponding force is exerted on the (pivotally mounted) arm 12 with a spring unit 20 shown schematically as elevation means.
  • the spring unit 20 is designed so that a reliable contact-forming contact pressure of the pantograph head 16 against the contact wire 18 acts for usual driving conditions (including typical tolerance situations).
  • the spring solution schematically illustrated with reference to FIG. 2 has the disadvantage in the realization of the elevation means that an optimization of this spring (ie setting the spring travel, the spring force by means of a predetermined spring constant, etc.) to a suitable average operating condition must: If the spring force is too strong, there are adverse effects on the contact wire 18 and its suspension; on the other hand, if the spring force is set too weak, it can lead to unintentional detachment (and thus to arcing or sparking), not least by dynamic effects in the relative movement between the Pantograph head and overhead contact line.
  • pantograph device according to the preamble of the main claim; advantageous developments of the invention are described in the subclaims. Independent protection in the The invention is further claimed for advantageous use of this pantograph device for an electrically powered bus with more preferred orientation to public transit. It has been found in the context of the preferred application according to the invention that in particular road-bound overhead line vehicles such as such trolleybuses are subject to a particular extent the problem of the invention and, accordingly, can profitably use the present invention.
  • the elevation means for the controlled raising and lowering of the arm (the current collector) and the ansachenden pantograph head are designed as acting on pneumatic and / or hydraulic base and are designed so that a predetermined, adjustable and / or at least one setpoint gere - Apply pressure force of the pantograph head on or can be brought to the contact wire.
  • the elevating means typically realized by means of one or more hydraulic or pneumatic cylinders
  • suitable hydraulic or pneumatic actuation make it possible to adjust, to predetermine or to adjust or to vary this pressure force in the manner according to the invention.
  • control means for regulating the pressure force are assigned to the elevation means realized according to the invention, wherein the setpoint (suitably preset or adjustable) then advantageously the desired constant Pressure force can realize, in addition or alternatively, for example, also offers the possibility to regulate to a constant elevation.
  • the elevation means In order to realize, in particular, a constant pressure force of the current collector head on the contact wire, it is advantageous for the elevation means to associate sensor means for determining an elevation angle of the arm relative to the roof section (support), such an angle sensor then being characterized by conventional, optical, (electro) mechanical, Piezoelectric or other measuring principles can be realized. Such angle information can then be processed together with the desired value by the control according to the invention in order to keep the pressure constant.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention in practical operation is, in addition to the pneumatic or hydraulic elevation according to the invention, the lifting or lowering of the current Receiver rod (including ansitzendem pantograph head) to realize by electric motor acting means.
  • a spindle (stroke) drive it is possible to use the control precision and precision of such an electromotive lifting / lowering operation for part of the stroke ("path section"), more preferably without that along this electromotive path section through the pantograph head already the contact wire would be reached.
  • This remaining path section would then be hydraulically or pneumatically effected in the context of this preferred variant of the invention, in particular with the aim of then there to effect the advantageous force balance or the homogenization.
  • the technology according to the invention permits the setting or adjustment of almost any pressure conditions, for example as a function of a current relative contact wire height.
  • the control functions already available for this purpose now offer further training the possibility of being able to react in a predetermined manner or situationally to further conditions occurring during driving and / or in the environment.
  • an increased driving speed require an increased pressure force, which can then be easily adjusted or adjusted.
  • the detection (alternatively also the electronic card-based readout) of a location with a large contact wire pitch can lead to the pressure force then being increased again (and then reduced equally on a gradient). The same applies to a centrifugal force influence in curves.
  • the invention also makes it possible to detect environmental parameters independently of the driving or contact wire situation and to take them into account appropriately.
  • the present invention allows, in a surprisingly simple and elegant manner, to overcome the disadvantages of existing, generic pantograph devices in the contact wire system by replacing previously rigid mechanical spring behavior in contact pressure with precisely controllable spring behavior by the hydraulic or pneumatic technology of the invention, aided by associated ones Positioning, control and detector functionalities.
  • FIG. 1 shows a lateral schematic diagram for clarifying the essential functional components and their interaction in a current collector device of a first preferred embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic diagram in side view analogous to FIG
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a first embodiment of the invention, a current collector device with a pivot arm 12 (current collector) with a length of about 6-7m (approximately according to DIN EN 50502), which at its upper end the already discussed pantograph head 16th has to interact with a contact wire 18 a trolley bus catenary system for public transport.
  • a rotary bearing 14 At the other end of the arm 12 is mounted in a rotary bearing 14, which is fixedly mounted on a support 10 (here: roof section of a trolleybus not shown in detail as a means of transport in public transport).
  • Fig. 1 further shows a pneumatic cylinder 22 as elevation means, which in turn is supported at one end on the support 10, the other end is articulated on the arm 12 so that in response to an operation of this Pneumatic unit engages a cylinder tappet 24 of the pneumatic unit on the arm 12 and exerts a force on this and then presses it with the head 16 against the contact wire 18.
  • the pneumatic cylinder 22 is preceded by a pneumatic control unit, consisting of a pneumatic pressure accumulator (pressure tank) 26, which is guided via a first pressure valve 28 (acting as a control valve) and a pressure line 30 to the pneumatic cylinder 22.
  • a pneumatic control unit consisting of a pneumatic pressure accumulator (pressure tank) 26, which is guided via a first pressure valve 28 (acting as a control valve) and a pressure line 30 to the pneumatic cylinder 22.
  • a pressure relief valve 32 Connected in parallel is a pressure relief valve 32, wherein the valve units 28, 32 are controlled by a (otherwise known
  • this pressure regulator 34 receives on the one hand a (predetermined, approximately constant, alternatively also correspondingly predetermined data variable) setpoint 36, which is compared here in the control unit 34 with a position actual value 38 of the arm 12 and accordingly a regulation of the elevation height can take place.
  • a sensor 40 coupled to the arm 12 as a rotary encoder detects a current elevation angle of the arm 12 (to that extent corresponding to a height of the current collector head relative to the support 10) and supplies this signal as an actual value 38 to the control unit 34.
  • the elevation height, the contact wire height and the contact pressure are in a functional or control-compatible relationship with each other, for example, from the sensor 40 (via a suitable characteristic) a pressure setpoint could be derived, and then to allow a constant contact pressure.
  • a pressure sensor associated approximately with the pneumatic cylinder 22 may also generate a momentary pneumatic pressure signal and then supply this (supplementary or alternative) to the controller 34.
  • a setpoint value 36 suitable for a particular driving situation would be preset, alternatively such a value would be generated from past data, map or default data, possibly corrected for environmental influences such as temperature, air humidity or the like, and then according to shown control technology lead to a driving situation-oriented vertical positioning of the pantograph head, with the advantageous consequence that in the intended manner about a constant contact pressure (at different relative catenary heights) can be achieved.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromabnehmervorrichtung für fahrleitungsbetriebene Fahrzeuge mit einem einends zum schwenkbaren Vorsehen auf einem Dachabschnitt (10) eines fahrleitungsbetriebenen Fahrzeugs ausgebildeten und anderenends einen zum elektrisch Strom abnehmenden Zusammenwirken mit einem Fahrdraht (18) ausgebildeten Stromabnehmerkopf (16) aufweisenden Arm (12), dem Elevationsmittel (22) zum gesteuerten Heben und Absenken zugeordnet sind, wobei die Elevationsmittel (22) auf Pneumatik- und/oder Hydraulikbasis wirken und zum Aufbringen einer vorbestimmten und/oder einstellbaren und/oder auf mindestens einen Sollwert (36) geregelten Andruckkraft des Stromabnehmerkopfes (16) an den Fahrdraht (18) ausgebildet sind.

Description

Stromabnehmervorrichtunq und Verwendung einer solchen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromabnehmervorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer solchen Stromabnehmervorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind gattungsgemäße Stromabnehmervorrich- tungen, etwa im Zusammenhang mit Bussen, Straßenbahnen oder Bahnen im öffentlichen Personennahverkehr, allgemein bekannt.
Die Fig. 2 zum - generischen - Stand der Technik verdeutlicht in schemati- scher Weise die wesentlichen Funktionskomponenten einer derartigen, als aus dem Stand der Technik gängig und allgemein bekannt vorauszusetzenden Technologie:
Auf einem Fahrzeugdach 10 als Auflage, etwa einem Dachabschnitt eines elektrisch angetriebenen Trolleybusses, Straßenbahn oder Bahn, ist ein Arm 12 als Stromabnehmerstange schwenkbar angelenkt. Genauer gesagt ist diese Stromabnehmerstange (Arm) 12 an einem auf dem Dachabschnitt 10 fixierten Gelenkabschnitt 14 so schwenkbar vorgesehen, dass der Arm 12, um den Fixierabschnitt 14 mit einer dort ausgebildeten Drehachse, eine Dreh-/Schwenkbewegung in der Figurenebene der Fig. 2 voll- führt werden kann.
Der Arm 12 trägt anderenends, d.h. dem Schwenklager 14 entgegengesetzt, einen (in der Fig. lediglich schematisch gezeigten) Stromabnehmerkopf 16, welcher in ansonsten bekannter Weise Schleifer bzw. Elektroden zum Zusammenwirken mit einer geeignet stromführenden Fahrspan- nungsleitung 18 (Fahrdraht, auch im weiteren "Fahrleitung") aufweist. Ge- nauer gesagt wird der Stromabnehmerkopf 16 in der in Fig. 2 schematisch gezeigten Weise von unten gegen den Fahrdraht 18 gedrückt, wobei zu diesem Zweck auf den (schwenkbar gelagerten) Arm 12 mit einer schematisch gezeigten Federeinheit 20 als Elevationsmitteln eine entsprechende Kraft ausgeübt wird. Gattungsgemäß ist dabei die Federeinheit 20 so ausgestaltet, dass für übliche Fahrbedingungen (eingeschlossen typischer Toleranzsituationen) ein zuverlässig kontaktbildender Anpressdruck des Stromabnehmerkopfes 16 gegen den Fahrdraht 18 wirkt. Allerdings ist eine derartige, als gattungsbildend vorausgesetzte Technologie in mehrfacher Hinsicht verbesserungsbedürftig, da insbesondere bei üblichen konstruktiven Realisierungsformen und praktischem Betrieb eine Anzahl überwindungsbedürftiger Nachteile auftritt. So weist zunächst die anhand der Fig. 2 schematisch verdeutlichte Federlösung bei der Realisie- rung der Elevationsmittel den Nachteil auf, dass eine Optimierung dieser Feder (also etwa Einstellung des Federwegs, der Federkraft mittels einer vorbestimmten Federkonstante usw.) auf einen geeigneten mittleren Betriebszustand erfolgen muss: Wird die Federkraft zu stark gewählt, kommt es zu nachteiligen Effekten auf den Fahrdraht 18 bzw. dessen Aufhängung; hinzu kommt der Nachteil potentiell erhöhten Verschleißes der Abnehmerkontaktflächen am Stromabnehmerkopf 16. Ist dagegen die Federkraft zu schwach eingestellt, kann es zu einem unbeabsichtigten Ablösen (und mithin zu Lichtbogen- bzw. Funkenbildung) kommen, nicht zuletzt auch durch dynamische Effekte bei der Relativbewegung zwischen dem Stromabnehmerkopf und der Fahrleitung. Hinzu kommt der kritische Umstand, dass selten entlang einer mit der Fahrleitung verdrahteten Fahrtstrecke ein relativer Höhenabstand zwischen dem Fahrzeugdach 10 (als Auflage- bzw. Referenzfläche) und der Fahrleitung 18 wirklich konstant ist. Vielmehr ist es durchaus üblich, dass eine derartige Relativhöhe (und mithin ein relativer, von der feder- induzierten Schwenkbewegung auszugleichender) Differenzhub zwischen einer höchsten und einer niedrigsten relativen Fahrdrahtposition zur Auflage - normabhängig - 1 -2m oder mehr betragen kann. Bei einer typischen Länge eines Arms (Stromabnehmerstange) von bis zu 7m führt dies zu beträchtlichen Schwenkbewegungen des Arms und damit auch signifikanten Kompressionswegen der schematisch gezeigten Druckfedereinheit 20. Hinzu kommt zur weiteren Erhöhung der Komplexität dieses Problemkontextes, dass üblicherweise der Arm (12 in Fig. 2) mit seiner schwenkenden Anlenkung 14 gegenüber der Auflage (z.B. Dachabschnitt des Fahrzeugs) auch noch drehbar (in der Fig. 2, allerdings nicht gezeigt, um eine dann vertikal verlaufende Drehachse) gelagert ist.
Im Ergebnis entsteht dadurch im Stand der Technik eine Vielzahl an möglichen Fahrsituationen und Positionsbedingungen des Arms, an bzw. zu welchen ein nicht optimaler Kontakt des Stromabnehmerkopfes 16 am Fahrdraht besteht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Stromabnehmervorrichtung für fahrleitungsbetriebene Fahrzeuge im Hin- blick auf ihre Betriebseigenschaften bei variierenden Fahrt- und Fahrdrahtbedingungen, insbesondere bei fluktuierender relativer Höhe zwischen einem Fahrzeugdach (als Auflage- und Anlenkpunkt für die Stromabnehmerstange) und der Fahrleitung, zu verbessern, insbesondere für eine Homogenisierung oder gar einen konstanten Wert der Andruckkraft zu sorgen und dabei eine konstruktive Realisierung vorzuschlagen, welche mechanisch einfach, gleichzeitig belastbar, fehlertolerant und für hohe Standzeiten geeignet ist.
Die Aufgabe wird durch die Stromabnehmervorrichtung nach dem Ober- begriff des Hauptanspruchs gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Unabhängiger Schutz im Rahmen der Erfindung wird zudem beansprucht für eine vorteilhafte Verwendung dieser Stromabnehmervorrichtung für einen elektrisch betriebenen Bus mit weiter bevorzugter Ausrichtung auf den öffentlichen Personennahverkehr. Es hat sich nämlich im Rahmen der bevorzugten Anwen- dung erfindungsgemäß herausgestellt, dass insbesondere straßengebundene Fahrleitungsfahrzeuge wie derartige Trolleybusse im besonderen Maße der erfindungsgemäßen Problemstellung unterliegen und dementsprechend nutzbringend die vorliegende Erfindung einsetzen können. In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise sind die Elevationsmittel zum gesteuerten Heben und Absenken des Arms (der Stromabnehmerstange) und des ansitzenden Stromabnehmerkopfes als auf Pneumatik- und/oder Hydraulikbasis wirkend ausgestaltet und sind so ausgebildet, dass eine vorbestimmte, einstellbare und/oder auf mindestens einen Sollwert gere- gelte Andruckkraft des Stromabnehmerkopfes an bzw. auf den Fahrdraht gebracht werden kann. Dabei gestatten es die (typischerweise mittels eines oder mehrerer Hydraulik- oder Pneumatikzylinder realisierten) Elevationsmittel durch geeignete hydraulische bzw. pneumatische Ansteuerung, diese Andruckkraft in der erfindungsgemäßen Weise einstellbar, vorbe- stimmt bzw. mittels Regelmitteln einzustellen oder zu variieren. Entsprechend ergibt sich der Vorteil, dass, insbesondere in Abhängigkeit von einer veränderlichen Relativhöhe zwischen der Fahrleitung und der Auflage bzw. dem Dachabschnitt zum Anlenken des Armes, ein jeweils gleichmäßiger, konstanter Anpressdruck für eine in diesen verschiedenen Fahr- und Fahrdrahtsituationen bestmögliche Stromabnehmerfunktionalität gewährleistet sein kann.
Dabei ist es in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung besonders günstig, wenn den erfindungsgemäß realisierten Elevationsmitteln Regelmittel zum Regeln der Andruckkraft zugeordnet sind, wobei der (geeignet vor- geb- bzw. einstellbare) Sollwert dann vorteilhaft die gewünschte konstante Andruckkraft realisieren kann, ergänzend oder alternativ etwa auch die Möglichkeit bietet, auf eine konstante Elevationshöhe zu regeln.
Zur Realisierung insbesondere einer konstanten Andruckkraft des Strom- abnehmerkopfes am Fahrdraht ist es weiterbildungsgemäß vorteilhaft, den Elevationsmitteln Sensormittel zur Feststellung eines Elevationswinkels des Arms relativ zum Dachabschnitt (Auflage) zuzuordnen, wobei ein derartiger Winkelsensor dann durch übliche, optische, (elektro-)mechanische, piezo-elektrische oder andere Messprinzipien realisiert sein kann. Eine derartige Winkelinformation kann dann zusammen mit dem Sollwert durch die erfindungsgemäße Regelung verarbeitet werden, um den Andruck konstant zu halten. Alternativ ist es im Rahmen dieser Weiterbildung möglich, statt des Elevationswinkels auch die Elevationshöhe (also etwa den Vertikalabstand zwischen dem Dachabschnitt und dem Fahrdraht) festzu- stellen und dieses Signal analog dem Regelprozess zuzuführen.
Dabei ist es sowohl von der Erfindung umfasst, eine derartige Krafterzeugungsfunktionalität mittels Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinder als Kraft (in der erfindungsgemäßen Art einer steuerbaren Feder) aufzubringen, als auch, bei entsprechender anderer Anlenkung, den Arm mit einer (pneumatischen bzw. hydraulischen) Zugkraft zu beaufschlagen. Der Fachmann wird hier eine geeignete Weiterbildung entsprechend einem jeweiligen Einsatzzweck auswählen, ebenso wie etwa, bei einer gleichermaßen bevorzugten Ausbildung der Erfindung mit vorbestimmtem (höhenabhängi- gern) Kraft-/Wegverhältnis der Elevationsmittel als Steuerkennlinie in (Re- gel-)Ventilen zur Umsetzung der Hydraulik- bzw. Pneumatikfunktionalität eine besonders geeignete Variation erkennen.
Eine im praktischen Betrieb besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfin- dung besteht darin, neben der erfindungsgemäßen pneumatischen bzw. hydraulischen Elevation zusätzlich das Heben bzw. Senken der Stromab- nehmerstange (samt ansitzendem Stromabnehmerkopf) durch elektromotorisch wirkende Mittel zu realisieren. In weiter bevorzugter Ausgestaltung mittels eines Spindel-(Hub-)Antriebs ergibt sich so etwa die Möglichkeit, die Ansteuergenauigkeit und Präzision eines derartigen elektromotori- sehen Hebe-/Senkbetriebs für einen Teil des Hubweges ("Wegabschnitt") zu verwenden, weiter bevorzugt ohne dass entlang dieses elektromotorischen Wegabschnitts durch den Stromabnehmerkopf bereits der Fahrdraht erreicht würde. Dieser verbleibende Wegabschnitt würde dann im Rahmen dieser bevorzugten Variante der Erfindung hydraulisch bzw. pneumatisch bewirkt werden, insbesondere mit dem Ziel, dort dann den vorteilhaften Kraftausgleich bzw. die Homogenisierung zu bewirken. Unabhängig von dieser Erfindungsvariante ist es weiterbildungsgemäß möglich und umfasst, beliebige Wegabschnitte elektromotorisch anzutreiben und/oder etwa besonders feinfühlig einzustellende Positionen mittels der elektromotorischen Mittel zu realisieren.
Die erfindungsgemäße Technologie gestattet aufgrund der den hydraulischen bzw. pneumatischen Elevationsmitteln zugeordneten Regel- bzw. Steuertechnologie das Einstellen bzw. Einregeln nahezu beliebiger An- druckverhältnisse, etwa in Abhängigkeit von einer aktuellen relativen Fahrdrahthöhe. Die dafür schon vorhandenen Regelfunktionalitäten bieten nunmehr weiterbildungsgemäß die Möglichkeit, auch noch auf weitere, im Fahrbetrieb und/oder in der Umgebung auftretende Bedingungen vorbestimmt oder situativ reagieren zu können. So ist es etwa weiterbildungs- gemäß im Rahmen der Erfindung vorgesehen, den Elevationsmitteln (bzw. zugeordneten Regel- und/oder Steuermitteln) Mittel zur elektronischen Erfassung von Fahrt- oder Fahrdrahtparametern zuzuordnen. Zu diesen Parametern gehören etwa relevante Einflussgrößen wie Fahrtgeschwindigkeit, Fahrtrichtung, (absolute) Fahrdrahthöhe bzw. Fahrdrahtsteigung, die sich dann auf das Regel- bzw. Stellverhalten der Erfindung auswirken können. So wird im Rahmen der Erfindung etwa eine erhöhte Fahrtge- schwindigkeit eine erhöhte Andruckkraft erfordern, welche dann ohne weiteres eingestellt bzw. eingeregelt werden kann. Gleichermaßen kann etwa das Erfassen (alternativ auch etwa das elektronisch-kartenbasierte Auslesen) einer Stelle mit großer Fahrdrahtsteigung dazu führen, dass hier dann wiederum die Andruckkraft erhöht (und dann gleichermaßen bei Gefälle vermindert) wird. Entsprechendes gilt für einen Fliehkrafteinfluss in Kurven.
Die Erfindung gestattet es gleichwohl auch, Umgebungsparameter unab- hängig von der Fahrt- bzw. Fahrdrahtsituation zu erfassen und geeignet zu berücksichtigen. So liegt es etwa im Rahmen dieser bevorzugten Weiterbildung, durch die Mittel zur elektronischen Erfassung von Umgebungseinflüssen besonders niedrige Außentemperaturen und/oder eine mögliche Vereisung des Fahrdrahtes zu detektieren und daraufhin dann die erfindungsgemäße Anpassung gezielt vorzunehmen, ebenso wie etwa weitere Witterungsbedingungen wie Windgeschwindigkeit, Feuchtigkeit, sehr geringe Luftfeuchtigkeit oder dergleichen einen Einfluss haben können. Im Ergebnis gestattet es die vorliegende Erfindung in überraschend einfacher und eleganter Art, die Nachteile bestehender, gattungsbildender Stromabnehmervorrichtungen in Fahrdrahtsystem zu überwinden, indem vormals starres mechanisches Federverhalten beim Andruck ersetzt wird durch präzise steuerbares Federverhalten durch die erfindungsgemäße Hydraulik- bzw. Pneumatiktechnologie, unterstützt durch zugeordnete Stell-, Regel- und Detektorfunktionalitäten. Damit eignet sich die vorliegende Erfindung in herausragender Weise zur Verwendung bei Fahrlei- tungs-Straßenfahrzeugen, wie etwa Trolleybussen im öffentlichen Personennahverkehr, ist jedoch nicht auf diese Verwendung beschränkt. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in Fig. 1 ein seitliches Schemadiagramm zum Verdeutlichen der wesentlichen Funktionskomponenten und deren Zusammenwirken bei einer Stromabnehmervorrichtung einer ersten bevorzugten Ausführungsform und Fig. 2 ein Schemadiagramm in Seitenansicht analog zu Fig. 1 zum
Verdeutlichen des als gattungsbildend herangezogenen Standes der Technik.
Bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele werden in den Zeichnungen übereinstimmende bzw. korrespondierende Funktionseinheiten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
So zeigt die Fig. 1 als schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung eine Stromabnehmervorrichtung mit einem Schwenkarm 12 (Stromabnehmerstange) mit einer Länge von ca. 6-7m (etwa gemäß DIN EN 50502), welche an ihrem oberen Ende den bereits diskutierten Stromabnehmerkopf 16 zum Zusammenwirken mit einem Fahrdraht 18 einer Trolleybus-Fahrdrahtanlage für den öffentlichen Personennahverkehr aufweist. Anderenends ist der Arm 12 gelagert in einer Drehlagerung 14, welche fest auf einer Auflage 10 (hier: Dachabschnitt eines nicht näher gezeigten Trolleybusses als Transportmittel im öffentlichen Personennahverkehr) befestigt ist.
Die Fig. 1 zeigt ferner einen Pneumatikzylinder 22 als Elevationsmittel, welcher sich wiederum einends auf der Auflage 10 abstützt, anderenends am Arm 12 so angelenkt ist, dass als Reaktion auf eine Betätigung dieser Pneumatikeinheit ein Zylinderstößel 24 der Pneumatikeinheit auf den Arm 12 greift bzw. eine Kraft auf diesen ausübt und diesen dann mit dem Kopf 16 gegen den Fahrdraht 18 drückt. Dem Pneumatikzylinder 22 ist eine Pneumatik-Regeleinheit vorgeschaltet, bestehend aus einem Pneumatik-Druckspeicher (Drucktank) 26, welcher über ein erstes Druckventil 28 (wirkend als Regelventil) und eine Druckleitung 30 zum Pneumatikzylinder 22 geführt ist. Parallel geschaltet ist ein Druckablassventil 32, wobei die Ventileinheiten 28, 32 durch einen (an- sonsten bekannten) Druckregler 34 angesteuert werden.
Wie die Schemadarstellung der Fig. 1 verdeutlicht, empfängt dieser Druckregler 34 zum einen einen (geeignet vorgegebenen, etwa konstanten, alternativ auch entsprechend vorgegebenen Daten variablen) Sollwert 36, welcher in der Regeleinheit 34 hier mit einem Positions-Istwert 38 des Arms 12 verglichen wird und entsprechend eine Regelung der Elevations- höhe erfolgen kann. Genauer gesagt erfasst ein mit dem Arm 12 gekoppelter Sensor 40 als Drehwertgeber einen aktuellen Elevationswinkel des Arms 12 (insoweit entsprechend einer Höhe des Stromabnehmerkopfes relativ zur Auflage 10) und leitet dieses Signal als Istwert 38 der Regeleinheit 34 zu. Damit stehen die Elevationshöhe, die Fahrdrahthöhe und der Anpressdruck miteinander in einem funktionellen bzw. regelungstauglichen Zusammenhang, wobei etwa aus dem Sensor 40 (über eine geeignete Kennlinie) ein Druck-Sollwert abgeleitet werden könnte, um dann damit einen konstanten Anpressdruck zu ermöglichen.
Alternativ, wie in den Figuren nicht gezeigt, kann auch ein etwa im Pneumatikzylinder 22 zugeordneter Drucksensor ein momentanes Pneumatikdrucksignal erzeugen und dieses dann (ergänzend oder alternativ) dem Regler 34 zuführen. Im Betrieb der Vorrichtung gemäß Fig. 1 würde nunmehr entweder ein einer jeweiligen Fahrsituation geeigneter Sollwert 36 vorgegeben, alternativ ein solcher Wert aus vergangenen Daten, Karten- oder Vorgabedaten erzeugt, ggf. um Umwelteinflüsse wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder dgl. korrigiert und dann entsprechend der gezeigten Regeltechnologie zu einer fahrsituationsgerechten Vertikalpositionierung des Stromabnehmerkopfes führen, mit der vorteilhaften Konsequenz, dass in der beabsichtigten Weise etwa ein konstanter Kontaktdruck (bei verschiedenen relativen Fahrleitungshöhen) erreichbar ist. Damit ist es dann insbesondere auch möglich, in der vorbeschriebenen Weise auf verschiedene Fahrgeschwindigkeiten, verschiedene Fahrdrahtbedingungen (auch etwa ein Absinken von Fahrdrähten bei Tunneleinfahrten oder Unterführungen) zu reagieren, ebenso wie auf Fahrtrichtungsänderungen, sodass zu jeder Fahrbedingung dann Sicherheitserhöhend eine optimale Andruckkraft im erfindungs- gemäßen Stromabnehmersystem realisiert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Stromabnehmervorrichtung für fahrleitungsbetnebene Fahrzeuge mit
einem einends zum schwenkbaren Vorsehen auf einem Dachabschnitt (10) eines fahrleitungsbetriebenen Fahrzeugs ausgebildeten und anderenends einen zum elektrisch Strom abnehmenden Zusammenwirken mit einem Fahrdraht (18) ausgebildeten Stromabnehmerkopf (16) aufweisenden Arm (12),
dem Elevationsmittel (22) zum gesteuerten Heben und Absenken zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elevationsmittel (22) auf Pneumatik- und/oder Hydraulikbasis wirken
und zum Aufbringen einer vorbestimmten und/oder einstellbaren und/oder auf mindestens einen Sollwert (36) geregelten Andruck- kraft des Stromabnehmerkopfes (16) an den Fahrdraht (18) ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass den Elevationsmitteln (22) Regelmittel (34) zum Regeln der
Andruckkraft auf den insbesondere konstanten und/oder von einer Elevationshöhe oder Kontakthöhe des Stromabnehmerkopfes (16) abhängigen oder unabhängigen Sollwert (36) zugeordnet sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass den Elevationsmitteln (22) einen Elevationswinkel des Arms (12) relativ zum Dachabschnitt (10) oder eine Elevationshöhe des Stromabnehmerkopfes (16) detektierende Sensormittel (40) oder Hydraulik- bzw. Pneumatikdruck-Sensormittel zugeordnet sind, deren Sensorausgangssignal (38) als Einflussgröße für eine Regelung der Andruckkraft verarbeitbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elevationsmittel (22) mindestens einen an dem Arm (12) angelenkten, eine Schub- und/oder Zugwirkung auf diesen ausübenden Pneumatik- und/oder Hydraulikzylinder (22) aufweisen.
Vorrichtung nach dem Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinder (22) ein ein Regelventil (28, 32) ansteuernder Druckregler (34) vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elevationsmittel (22) zusätzliche, einen Wegabschnitt des Hebens oder Senkens bestimmende, elektromotorisch wirkende Hebemittel aufweisen, die so ausgebildet und eingerichtet sind, dass der Wegabschnitt vor oder mit dem Erreichen des Fahrdrahts (18) durch den Stromabnehmerkopf (16) endet.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektromotorisch wirkenden Hebemittel einen bevorzugt mit Freilauf- und/oder Wegcodiermitteln versehenen Spindelantrieb aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Mittel zur vorbestimmten und/oder situativen elektronischen Erfassung von Fahrt- und/oder Fahrdrahtparametern, eingeschlossen Fahrgeschwindigkeit, Fahrtrichtung, absolute Fahrdrahthöhe und/oder Fahrtdrahtsteigung, die so ausgebildet sind, dass ein erzeugtes Fahrparameter- und/oder Fahrdrahtparametersignal als Einflussgröße für eine Regelung der Andruckkraft verarbeitbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch Mittel zur elektronischen Erfassung von Umgebungseinflüssen, eingeschlossen Tageszeit, Jahreszeit, Witterung, Temperatur, Außenhelligkeit und/oder Windstärke, die so ausgebildet sind, dass ein erzeugtes Umgebungsausgangssignal als Einflussgröße für eine Regelung der Andruckkraft verarbeitbar ist.
10. Verwendung der Stromabnehmervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für einen elektrisch betriebenen Bus, insbesondere als Transportmittel im öffentlichen Personennahverkehr.
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