EP3177476A1 - Stromabnehmervorrichtung, verfahren zum bewegen einer stromabnehmervorrichtung sowie verwendung einer stromabnehmervorrichtung - Google Patents

Stromabnehmervorrichtung, verfahren zum bewegen einer stromabnehmervorrichtung sowie verwendung einer stromabnehmervorrichtung

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Publication number
EP3177476A1
EP3177476A1 EP15753630.1A EP15753630A EP3177476A1 EP 3177476 A1 EP3177476 A1 EP 3177476A1 EP 15753630 A EP15753630 A EP 15753630A EP 3177476 A1 EP3177476 A1 EP 3177476A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arm
pneumatic
contact
pantograph
hydraulic
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Withdrawn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
EP15753630.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reto HÜGLI
Jan Messerschmidt
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 EP3177476A1 publication Critical patent/EP3177476A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B60L5/04—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

Definitions

  • the present invention relates to a pantograph device for driving-powered vehicles according to the preamble of the main claim. Furthermore, the present invention relates to a use of such a pantograph device, and the present invention relates to a method for moving a pantograph device of a tethered vehicle.
  • Generic current collector devices are generally known from the prior art for the power supply, in particular buses, trams or trains in public transport.
  • trolleybuses driving on rails without a rail, use such for contacting (wire-firing) or decontacting (wiring) the pantograph head to or from the contact wire in response to respective vehicle operating conditions or at the beginning and end of a driving operation.
  • Fig. 8 to the generic state of the art schematically illustrates the essential functional components of a pantograph known as known, the example of a pivotably mounted on a roof portion 10 of a trolley bus pantograph with a pivotable about a first bearing 12 arm 14, which at its free (not shown) end carries a pantograph head for cooperation with a (not shown likewise) contact wire.
  • a tension spring 16 connected at one end to a stationary bearing block 18 on the roof section 10 and at the other end to the arm 14, biases the arm with the end-side current collector head against the contact wire in a known manner, so that a pressure force of the current drain is applied.
  • FIG. 8 for the prior art additionally comprises a pneumatically actuated cylinder unit 20, which, parallel to the acting as elevation spring 16, can be controlled and operated by the spring force-acted upon in the manner shown and by the spring force against Spent the contact wire prestressed arm in a non-contact position, so spend a wired or rest position.
  • the cylinder unit 20 shown schematically (which is deactivated in a Andrahtungs- or driving condition and thus does not contribute to a emergence of the pressing force of the pantograph head on the contact wire) is subjected to pneumatic pressure, so by means of thrust of the piston 22 schematically shown in the assembly 20 the arm 14 is guided downwards (ie pivoting in the plane of the figure of FIG.
  • the cylinder unit 20 is actuated such that the pneumatic pressure overcomes the spring force 16 and, with expansion of the spring 16, brings the arm 14 of the generic current collector device down to a rest position on the roof section 10.
  • the arm can then be locked by locking means (not shown) in order to prevent unintended ascending or driving.
  • the means for accommodating the invention implement two cooperating or suitable method steps in the controlled raising or lowering of the arm, and on the one hand the elevating means comprise lifting means which are driven and configured by an electric motor, the lifting or lifting. Lowering at least over a path portion of the arm between the storage position and a contact position to effect.
  • This aspect of the invention exploits the property of electric motor drives to ensure simple and precise control and positioning, so that in particular path sections of the arm to the storage position or from this and then in raising the arm to the contact wire driven, controlled and positioned can.
  • the inventions in accordance with pneumatic or hydraulic means likewise assigned to the elevation means, application of the pressure force to the pantograph head, at least in the contact position of the pantograph head on the contact wire (advantageously, the pneumatic or hydraulic means can already take over a path section up to the contact position).
  • Pneumatic or hydraulic means are particularly favorable for producing a necessary for the electrical contact quality - resilient - minimum pressure force, so it is advantageous in the context of the invention to use each optimal control and An horrien along the movement or travel path of the arm between - see the storage position and the contact position comes.
  • the toothed rack or spindle drive provided for the embodiment of the electromotively driven lifting means is advantageous in order to ensure the desired precise, sensitive positioning and movement of the arm to the depositing position or from this (including a subsequent lifting)
  • a spindle drive (alternatively, a cable pull or the like suitably provided with a take-up device is also suitably provided with coupling or freewheeling means in order to suitably drive the correspondingly realized electromotively driven lifting means for driving to the arm (to couple ) or decouple from this.
  • roof section used for supporting the arm and as a fixed position, likewise also for describing the storage position, is to be interpreted broadly and describes any location or any position on or on a vehicle operated by a towing vehicle it is not necessary to use the term of the roof section to necessarily mean a (with reference to the contact wire or a road surface) highest section of the vehicle.
  • means for position or travel detection of the arm in particular in the form of further education provided angle or Wegcodierstoff associated with the electric motor driven lifting means.
  • these detectors allow suitable position signals of a current arm position for purposes of motion or position control (or control operations regarding suitable target positions) to specify.
  • the pneumatic or hydraulic means according to the invention are realized with suitable cylinders which act on the arm and thus with suitable pressure-transmitting fluids are provided or acted upon, that by this pneumatic or hydraulic cylinder then the intended (high) pressure force of the pantograph head can be brought to the contact wire;
  • the electric motor-driven lifting means according to the invention are less well suited to this resilient An horrfunktiontechnisch, so that developments of the invention provide that the electromotive caused lifting of the arm before or ends with reaching the contact position and then the application of force by the pneumatic or Hydraulic agent takes place.
  • associated pneumatic or hydraulic raulikzylinder it is initially sufficient if associated pneumatic or hydraulic raulikzylinder be provided with a suitable pressure (of the supplied fluid); According to a further development, it may be advantageous, in particular in operating environments with varying contact wire heights (and corresponding variations of a contact wire spacing relative to the roof section), to keep a cylinder pressure constant through control processes or to regulate it to a desired value.
  • the device constructed as described above is thus in a significantly improved manner for Andrahten or wire in the regular Driving operation, such that typically the electric motor driven lifting means take over the movement of the arm from the storage position or back into this, while the pneumatic or hydraulic means at a position of the pantograph head on the contact wire generate the necessary pressing force (which then typically during this mode of operation corresponding clutch actuation or a further development advantageous freewheel the electric motor driven lifting means are decoupled from the arm).
  • the present invention also allows, in the manner of an emergency operation, a quick wire of the pantograph head off the wire by rapidly decompressing the cylinder, such as in response to an inadvertent operating condition such as removal of the pantograph head from the contact wire, causing the arm to move rapidly downward in the case of coupling of the electromotive lifting means, these cause the further lowering or safe return of the arm.
  • a counterpressure cylinder or the like measure it is possible to assist, for example by means of a counterpressure cylinder or the like measure, before this lowering and returning, in order to support the gravitational downward movement, for example in the case of certain driving states, such as a strong braking. In this way, even with such unintentional driving conditions easily stable and safe storage conditions of the arm can be achieved without about the risk of injury or damage by an uncontrolled moving arm.
  • the present invention makes it possible to simplify the operation characteristics of generic pantograph devices in all operating conditions, including wire-and-cautery and cauterization under problematic driving conditions, to make them safer and, in particular, without the need for additional positioning or lifting Help guide the arm supporting the current collector head precisely and reliably in a defined storage position.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of the current collector device according to a first embodiment of the invention with the schematic functional components and their interaction with each other;
  • FIG. 2 shows a diagram for clarifying a spindle length (corresponding to an arm or rod position) on the one hand and a catenary height on the other hand in each case with respect to time with different time periods, insofar corresponding to different phases of the
  • FIG. 5 is a schematic diagram in plan view (of a roof portion of a traveling-line-powered vehicle) of the pantograph device according to a second embodiment of the invention with functional components and their cooperation for describing a rotation process about a vertical axis; a diagram analogous to FIG. 2 to 4 to illustrate the operation of a rapid lowering with additional rotation according to the further embodiment of FIG. 5; a supplementary diagram in temporal synchronicity with Fig. 6 for illustrating a rotational deflection of the arm relative to a vehicle longitudinal axis (or direction) in Fig. 5 and a schematic representation with functional components and their interaction to illustrate a generic pantograph device as a technical starting position of the present invention ,
  • FIG. 1 shows a schematic side view of essential functional components and their interaction in a current collector device according to a first embodiment of the present invention in a side view.
  • Reference numerals correspond to those of FIG. 8 for the initially discussed prior art, as far as identical or equivalent functional components are concerned.
  • an arm 14 is pivotally mounted on a roof portion via a pivot bearing, wherein the reference numeral 18 so far again illustrates a stationary, immovable storage unit.
  • FIG. 1 shows how two in terms of their actuation effect parallel driving or movement mechanisms are coupled to the arm 14, namely on the one hand driven by electric motor lifting means in the form of a driven with an electric motor 30
  • Spindelan drive 32 which via a freewheel or a coupling unit 34 and a hinge 12 is connected to the arm 14.
  • Driving the motor 30 via an electronic control unit 36 causes the spindle 38 to be extended or shortened, wherein a shortening spindle causes the arm 14 to be raised, and thus to pivot the arm 14 in the direction of the clockwise direction in the plane of the figure 1, leads.
  • the arm 14 is associated with a rotation angle sensor 40 which generates a signal which is electronically evaluable relative to the bearing unit 18, corresponding to a current pivoting or pivoting angle of the arm 14. This is processed by the control and regulation unit 36 as a position actual value as well as a suitably externally presettable setpoint value via a setpoint input 42.
  • a pneumatic unit 44 consisting of a displaceably mounted in a pneumatic cylinder 46 against a compressive force of a pneumatic piston 48;
  • This unit is articulated at both ends on the arm 14 and the stationary bearing unit 18 pivotally.
  • the cylinder 46 is supplied via a pressure line 50 with pneumatic fluid, which is supplied by a pressure accumulator 52 and is brought to the cylinder 46 via an electronically actuated by the control and control unit 36 switching valve 54.
  • the function in operation of the device of Fig. 1 is as follows:
  • the then supplied (and extending) spindle gets during the time phase t 3 in the freewheel and remains in t 4 in the decoupled state.
  • the time period t 4 insofar as representative of a driving operation, illustrated with the fluctuation of the head height (insofar corresponding height changes of the contacted contact wire) lifting and lowering the head, with appropriate pressurization by the pneumatic unit 44, which is continuously supplied with pneumatic fluid under pressure.
  • FIG. 3 illustrates the wiring operation of the described embodiment
  • Phase t 4 corresponds in this respect to the coupled (wired) driving operation to the conclusion of FIG. 3.
  • the spindle is first shortened by activation of the motor 30 during t 5 until it engages or the freewheel is released.
  • the electromotive drive functionality with its precise and precise controllability (both with slower and faster motor rotation) enables a precise and positionally accurate movement of the arm 14.
  • the suitability and property of the pneumatic unit 44 is advantageously used especially for the resilient Anyakizi in the contact position, which is activated in particular on- or wired state and there in a reliable, simple and secure contact type for the necessary pressure force of the pantograph head on the Contact wire provides.
  • the electric drive is decoupled in the manner described.
  • a pneumatic fluid stabilizes the contact force with changing contact wire height through its compressible and damping properties.
  • the spindle 38 is shortened at maximum speed during the time phase U 0 by actuation of the motor 30 (even without being coupled in at this time), at the same time a pressure reduction in the cylinder 46 takes place by actuation of the valve 54, so that the arm 14 from- downward (that is, in the plane of Fig. 1 counter to the clockwise direction).
  • a pressure reduction in the cylinder 46 takes place by actuation of the valve 54, so that the arm 14 from- downward (that is, in the plane of Fig. 1 counter to the clockwise direction).
  • FIG. 5 illustrates a further embodiment of the invention, insofar as a development of the first exemplary embodiment of FIG. 1.
  • Arrows 60, 61 illustrate the respective deflections of up to approximately 55 degrees, which can be achieved by turning, in the positive and negative directions from the direction of travel 62 shown in FIG.
  • the rotary drive of the electric motor 31 is connected via a suitably controllable (alternatively, other options for open coupling are conceivable, such as a non-self-locking gear on a de-energized motor) coupling 64 with a turntable 66 shown schematically, which rotation of the bearing assembly 18 (FIG ) around the vertical axis.
  • a rotation angle sensor 68 in conjunction with a rotation control 70 provides for a regulation to a suitably predetermined desired value at the setpoint input 72 of the controller 70, wherein the control signal then suitably the motor 31 or reached the clutch 64.
  • FIGS. 6 and 7 show in an extension or modification of the rapid descent operation described with reference to FIG. 4, it will be explained with reference to FIGS. 6 and 7 how the further education 5 of the additional rotation of the pantograph device includes around the vertical axis and in this respect is also applicable to more extensive, complex error or driving situations.
  • 6 and 7, arranged in synchronism with each other illustrate in FIG. 6 and analogous to FIGS. 2 to 4, the respective strokes or - shimmerweiten in spindle and head height, while the Fig. 7, and related extent on the deflections 60, 61 of FIG. 5, illustrates a current angle of rotation of the current collector head 15 in the above-described phases.
  • the state of derailment is again assumed during t 9 ; the head moves away from the contact wire, and this condition is detected as irregular driving.
  • the motor 31 is decoupled from the turntable 66 by suitable actuation of the clutch 64, so that - around the vertical axis - the arm can be suitably rotated.
  • the activation of the clutch 64 and thus the coupling and activation of the motor 31 takes place to the turntable 66; another, free rotation is blocked.
  • the further operation of the motor 31 (under control or control of the rotation angle detector 68) causes the arm 14, against the direction of the pivot arrow 60, 61, in the direction of travel (0 degrees) is performed as a middle position.
  • the operating steps for abrading the arm 14 in the vertical direction are performed so that, until the final state at the end of t 8, the arm together with the pantograph head seated at the end performs a complex, multi-dimensional (multi-axis) movement up to the depositing position ,
  • a synchronization of the two motion sequences can be achieved by controlling the setpoint values. Nevertheless, an advantageous effect is that no detrimental impact or other uncontrolled behavior of the arm 14 during lowering occurs at all times due to all the above-described measures of the heating. In particular, a possible risk of personal injury or damage to property by persons or objects located in the deflection area can thus be prevented.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments including operating modes or even the preferred use case in the context of trolleybuses. Rather, the invention is also suitable for any other tram-bound vehicles on rails or road, other arm or rod configurations and comparable operational and operational situations.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

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 ausgebildeten Stromabnehmerkopf (15) aufweisenden Arm (14), dem Elevationsmittel (44, 32) zum gesteuerten Heben und Absenken zugeordnet sind, wobei die Elevationsmittel elektromotorisch angetriebene Hebemittel (32, 38) zum Bewirken des Hebens und des Absenkens über zumindest einen Wegabschnitt des Arms zwischen einer Ablageposition und einer Kontaktposition sowie Pneumatik- oder Hydraulikmittel (44) aufweisen, die zum Aufbringen einer Andruckkraft des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht in der Kontaktposition ausgebildet sind.

Description

Stromabnehmervorrichtunq,
Verfahren zum Bewegen einer Stromabnehmervorrichtunq
sowie Verwendung einer Stromabnehmervorrichtunq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromabnehmervorrichtung für fahrlei- tungsbetriebene Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer derartigen Stromab- nehmervorrichtung, und die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewegen einer Stromabnehmervorrichtung eines fahrleitungsbetriebenen Fahrzeugs.
Gattungsgemäße Stromabnehmervorrichtungen sind aus dem Stand der Tech- nik für die Stromversorgung insbesondere von Bussen, Straßenbahnen oder Bahnen im öffentlichen Personennahverkehr allgemein bekannt. Dabei setzen insbesondere sogenannte Trolleybusse, schienenlos auf Straßen fahrend, derartige zum Kontaktieren (Andrahten) bzw. Dekontaktieren (Abdrahten) des Stromabnehmerkopfes an den bzw. vom Fahrdraht ein, als Reaktion auf jewei- lige Fahrzeugsbetriebszustände bzw. zu Beginn und zur Beendigung eines Fahrbetriebs.
Die Fig. 8 zum gattungsbildenden Stand der Technik verdeutlicht schematisch die wesentlichen Funktionskomponenten einer als bekannt vorausgesetzten Stromabnehmervorrichtung, am Beispiel einer auf einem Dachabschnitt 10 eines Trolleybusses schwenkbar gelagerten Stromabnehmervorrichtung mit einem um ein erstes Lager 12 schwenkbar angelegten Arm 14, welcher an seinem freien (nicht gezeigten) Ende einen Stromabnehmerkopf zum Zusammenwirken mit einem (gleichermaßen nicht gezeigten) Fahrdraht trägt. Eine sche- matisch dargestellte Zugfeder 16, einends angreifend an einen stationären Lagerblock 18 auf dem Dachabschnitt 10 und anderenends mit dem Arm 14 verbunden, spannt in bekannter Weise den Arm mit dem endseitigen Stromabnehmerkopf gegen den Fahrdraht vor, so dass eine Andruckkraft des Stromab- nehmerkopfes von den mechanischen Eigenschaften der Feder 16, insbesondere der Federkraft (sowie der dort vorhandenen Geometrie), bestimmt wird.
Die Schemadarstellung der Fig. 8 zum vorausgesetzten Stand der Technik weist zusätzlich eine pneumatisch betätigte Zylindereinheit 20 auf, welche, parallel zur als Elevationsmittel wirkenden Feder 16, angesteuert und betrieben werden kann, um den in der gezeigten Weise Federkraft-beaufschlagten und durch die Federkraft gegen den Fahrdraht vorgespannten Arm in eine Nicht- Kontaktposition, also eine abgedrahtete bzw. Ruheposition zu verbringen. Zu diesem Zweck wird die schematisch dargestellte Zylindereinheit 20 (welche in einem Andrahtungs- bzw. Fahrzustand deaktiviert ist und damit zu einer Entstehung der Andruckkraft des Stromabnehmerkopfes am Fahrdraht nicht beiträgt) mit Pneumatikdruck beaufschlagt, sodass mittels Schubwirkung des schematisch in der Baugruppe 20 gezeigten Kolbens 22 der Arm 14 abwärts (d.h. in der Figurenebene der Fig. 8 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Drehlagerung 12 schwenkend) geführt wird. Dabei wird die Zylindereinheit 20 so angesteuert, dass der pneumatische Druck die Federkraft 16 überwindet und, mit Expansion der Feder 16, den Arm 14 der gattungsgemäßen Stromabnehmervorrichtung bis hinunter zu einer Ruheposition auf den Dachabschnitt 10 ver- bringt. Hier kann der Arm dann ggf. durch (nicht gezeigte) Arretiermittel verriegelt werden, um ein unbeabsichtigtes Aufsteigen bzw. Andrahten zu verhindern.
Bei der in Fig. 8 gezeigten gattungsgemäßen Technologie erfolgt dann, etwa zu Beginn des Fahrleitungs-Fahrbetriebs, das Andrahten entweder durch Lösen der erwähnten Arretierung, ergänzend oder alternativ durch Absenken oder Entlüften des Pneumatikdrucks in der Zylindereinheit 20; Ergebnis ist, dass durch Kontraktionswirkung der Zugfeder 16 die Stange 14 (Arm) um das Dreh- bzw. Schwenklager 12 herum in Aufwärtsrichtung beschleunigt wird und mit dem Auftreffen des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht die stromversorgende Kontaktposition erreicht wird. Allerdings ist eine derartige Technologie sowohl in mechanischer, als auch in betriebstechnischer Sicht potentiell nachteilig und verbesserungsbedürftig. So ist zunächst, für eine zuverlässige elektrische Kontaktgabe des Stromabnehmerkopfes am Fahrdraht, eine Mindest- Federkraft erforderlich. Um in der in Fig. 8 gezeigten Konfiguration dann den Arm durch Wirkung der Pneumatikeinheit 20 in die abgedrahtete Ruhelage zu verbringen, muss damit nicht nur diese Federkraft überwunden werden, sondern - durch zusätzliche Expansion der Federeinheit 16 - auch die zusätzliche Federkraft überwunden werden, so dass die Pneumatikeinheit 20 zur entsprechend starken Krafterzeugung ausgelegt sein muss. Hinzu kommt der potentielle Nachteil, dass beim Abdrahten und Verbringen des Arms 14 in eine Ruheposition am bzw. auf dem Dachabschnitt eine Positionierung dieses Arms nicht unproblematisch ist; typischerweise gestattet eine gezeigte pneumatische Druckbeaufschlagung der Zylindereinheit 20 nur sehr begrenzt eine ausreichend präzise und feinfühlige Positionierung bzw. Ablage der Stange (des Arms) 14, sodass es zusätzlich als aus dem Stand der Technik bekannt ist, nötig sein kann, dass eine derartige Ablage-Positionierung mit weiteren Hilfsmitteln, etwa mit Hilfe von Seilen oder Hilfsstangen samt der hierfür notwendigen Betätigung, erfolgen muss. Auch beim weiteren Andrahten nach dem Entsperren des Arms 14 bzw. einem Entlüften der Zylindereinheit 20 zeigt die in Fig. 8 schematisch illustrierte, als aus dem Stand der Technik bekannt vorausgesetzte Vorrichtung Nachteile, denn die (für die zuverlässige Kontaktgabe notwendige) Mindest-Federkraft der Zugfeder 16 sorgt für eine Beschleunigung des Arms 14 beim Aufsteigen, welche einen nicht unbeträchtlichen (und potentiell materialschädlichen) Anschlagimpuls des Stromabnehmer- kopfes am Fahrdraht bewirkt. Im Ergebnis ist damit die exemplarisch und schematisch anhand der Fig. 8 beschriebene bekannte Technologie sowohl im Hinblick auf eine (nachteilig hohe) Krafterzeugung beim Abdrahten und Herunterführen des Arms 14, als auch im Hinblick auf die Positionierung dieses Arms mit dem erforderlichen zusätzlichen Aufwand verbesserungsbedürftig. Zusätz- lieh ist das zu überwindende, nachteilige Anschlagen des Arms beim Andrahten zu verbessern. Entsprechend ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Stromabnehmervorrichtung sowohl im Hinblick auf ihr Betriebsverhalten beim An- und Abdrahten zu verbessern, dabei gleichzeitig eine hohe Kontaktgüte im angedrahteten Zustand sicherzustellen, als auch ein Ablegen bzw. Positionieren des Arms in einem abgedrahteten Zustand an bzw. auf einem Dachabschnitt vereinfacht, insbesondere leichter bedien- und betätigbar realisiert, sein soll.
Die Aufgabe wird durch die Stromabnehmervorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Zusätzlicher Schutz im Rahmen der Erfindung wird beansprucht für ein Verfahren zum Bewegen einer Stromabnehmervorrichtung eines fahrleitungsbetriebenen Fahrzeugs relativ zu einem Fahrdraht, wobei dieses Verfahren in bevorzugter Weise den Betrieb der erfindungsgemäßen Stromabnehmervorrichtung beschreibt, jedoch auch unabhängig von dieser Vorrichtung als beansprucht und zur Erfindung gehörig gelten soll. Schließlich wird im Rahmen der Erfindung Schutz beansprucht für die Verwendung nach dem unabhängigen Patentanspruch 14 für einen elektrisch betriebenen Bus, insbesondere als Transportmittel im öffentlichen Personennahverkehr.
In erfindungsgemäß bevorzugter Weise realisieren die erfindungsgemäßen Ele- vationsmittel zwei miteinander zusammenwirkende bzw. geeignete Verfahrensschritte beim gesteuerten Anheben bzw. Absenken des Arms durchführende Funktionseinheiten, und einerseits weisen die Elevationsmittel erfindungsge- mäß Hebemittel auf, welche elektromotorisch angetrieben und ausgebildet sind, das Heben bzw. Absenken zumindest über einen Wegabschnitt des Arms zwischen der Ablageposition und einer Kontaktposition zu bewirken. Dieser Aspekt der Erfindung nutzt die Eigenschaft elektromotorischer Antriebe aus, eine einfache und präzise Ansteuerung und Positionierung zu gewährleisten, sodass ins- besondere Wegabschnitte des Arms zur Ablageposition bzw. von dieser und dann im Anheben des Arms bis zum Fahrdraht elektromotorisch angetrieben, gesteuert und positioniert sein können. Andererseits bewirken die erfindungs- gemäß gleichermaßen den Elevationsmitteln zugeordneten Pneumatik- bzw. Hydraulikmittel das Aufbringen der Andruckkraft an den Stromabnehmerkopf, zumindest in der Kontaktposition des Stromabnehmerkopfes an dem Fahrdraht (vorteilhaft können die Pneumatik- bzw. Hydraulikmittel auch bereits einen Wegabschnitt bis zur Kontaktposition übernehmen). Pneumatik- bzw. Hydraulikmittel eignen sich besonders günstig zum Herstellen einer für die elektrische Kontaktgüte notwendigen - federnden - Mindest-Andruckkraft, sodass es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft zu einer Nutzung jeweils optimaler Stell- und Andruckprinzipien entlang des Bewegungs- bzw. Verfahrweges des Arms zwi- sehen der Ablageposition und der Kontaktposition kommt.
Dabei ist der vorteilhaft und weiterbildungsgemäß zur Ausgestaltung der elektromotorisch angetriebenen Hebemittel vorgesehene Zahnstangen- oder Spindelantrieb besonders günstig, um die gewünschte genaue, feinfühlige Posi- tionierung und Bewegung des Arms zur Ablageposition bzw. von dieser (samt einem folgenden Anheben) zu gewährleisten, wobei ein derartiger Spindelantrieb (alternativ ist etwa auch ein geeignet mit einer Aufwickelvorrichtung versehener Seilzug oder dergleichen geeignet) wiederum weiterbildend geeignet mit Kupplungs- bzw. Freilaufmitteln versehen ist, um, geeignet angesteuert, die entsprechend realisierten elektromotorisch angetriebenen Hebemittel zum Antreiben mit dem Arm zu verbinden (anzukoppeln) bzw. von diesem zu entkoppeln.
Im Rahmen der Erfindung ist dabei der zur Lagerung des Arms und als Fixposi- tion verwendete Begriff des „Dachabschnitts", gleichermaßen auch zum Beschreiben der Ablageposition, weit auszulegen und beschreibt jeglichen Ort bzw. jegliche Position an oder auf einem fahrleitungsbetriebenen Fahrzeug, welche sich für das Anlenken des Arms bzw. das Ablegen des Arms eignet, sodass mit dem Begriff des Dachabschnitts nicht notwendigerweise ein (bezo- gen auf den Fahrdraht bzw. eine Fahrbahnoberfläche) höchster Abschnitt des Fahrzeugs gemeint sein muss. In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung sind den elektromotorisch angetriebenen Hebemitteln Mittel zur Positions- bzw. Wegeerfassung des Arms, insbesondere in Form weiterbildungsgemäß vorgesehener Winkel- oder Wegcodiermittel, zugeordnet. Ausgestaltet als typische Winkel- oder Streckengeber und ein geeignet elektronisch verarbeitbares Signal ausgebend, gestatten es diese Detektoren, geeignete Positionssignale einer aktuellen Armposition für Zwecke einer Bewegungs- oder Positionssteuerung (bzw. Regelvorgänge betreffend geeignete Zielpositionen) vorzugeben. Im Rahmen weiterer bevorzugter Ausführungsbeispiele, auch in Kombination mit vorstehenden weiterbildenden Merkmalen, sind die erfindungsgemäßen Pneumatik- bzw. Hydraulikmittel (wobei hier wiederum Pneumatikmittel gegenüber Hydraulikmitteln bevorzugt sind) mit geeigneten Zylindern realisiert, welche an den Arm angreifen und so mit geeigneten druckübertragenden Flui- den versehen bzw. beaufschlagt sind, dass durch diese Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinder dann die beabsichtigte (hohe) Andruckkraft des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht gebracht werden kann; die erfindungsgemäßen elektromotorisch angetriebenen Hebemittel sind für diese federnde Andruckfunktionalität, prinzipbedingt, weniger gut geeignet, sodass Weiterbildungen der Erfin- dung vorsehen, dass das elektromotorisch bewirkte Heben des Arms vor oder mit dem Erreichen der Kontaktposition endet und dann die Kraftbeaufschlagung durch die Pneumatik- bzw. Hydraulikmittel erfolgt.
Dabei ist es zunächst ausreichend, wenn zugeordnete Pneumatik- bzw. Hyd- raulikzylinder mit einem geeigneten Druck (des zugeführten Fluids) versehen werden; weiterbildungsgemäß kann es, insbesondere in Betriebsumgebungen mit variierenden Fahrdrahthöhen (und entsprechenden Variationen eines Fahrdrahtabstandes relativ zum Dachabschnitt) von Vorteil sein, einen Zylinderdruck durch Regelvorgänge konstant zu halten bzw. auf einen Sollwert zu regeln.
Die wie vorstehend beschrieben aufgebaute Vorrichtung eignet sich damit in deutlich verbesserter Weise zum Andrahten bzw. Abdrahten im regelmäßigen Fahrbetrieb, dergestalt, dass typischerweise die elektromotorisch angetriebenen Hebemittel das Verbringen des Arms aus der Ablageposition bzw. zurück in diese übernehmen, während die Pneumatik- bzw. Hydraulikmittel bei einer Position des Stromabnehmerkopfes am Fahrdraht die notwendige Andruckkraft erzeugen (wobei typischerweise dann während dieses Betriebsmodus durch entsprechende Kupplungsbetätigung bzw. einen weiterbildungsgemäß vorteilhaften Freilauf die elektromotorisch angetriebenen Hebemittel vom Arm entkoppelt sind). Die vorliegende Erfindung gestattet jedoch auch, in der Art eines Notfallbetriebs, ein schnelles Abdrahten des Stromabnehmerkopfes vom Draht, indem durch schnellen Druckabfall des Zylinders, etwa als Reaktion auf einen unbeabsichtigten Betriebszustand wie ein Entfernen des Stromabnehmerkopfes vom Fahrdraht, der Arm eine schnelle Abwärtsbewegung vollführt und, bei erfolgen- der Einkopplung der elektromotorischen Hebemittel, diese das weitere Absenken bzw. sichere Zurückführen des Arms bewirken. Gegebenenfalls und zusätzlich weiterbildend kann etwa gar mittels eines Gegendruckzylinders oder dergleichen Maßnahme vor dieses Absenken und Zurückführen unterstützt werden, um etwa bei gewissen Fahrbetriebszuständen, etwa einem starken Brem- sen, die gravitative Abwärtsbewegung zu unterstützen. Auf diese Weise sind selbst bei derartigen unbeabsichtigten Fahrzuständen problemlos stabile und sichere Lagerzustände des Arms erreichbar, ohne dass etwa die Gefahr von Verletzungen oder Beschädigungen durch einen sich unkontrolliert bewegenden Arm besteht.
Gerade im Hinblick auf einen Schnell- bzw. Notabdrahtungsbetrieb ist auch eine weitere Weiterbildung der Erfindung, nämlich die dem Arm zugeordneten Drehmittel zum gesteuerten Verdrehen des Arms um eine Vertikalachse, vorteilhaft. Diese wirken nämlich insbesondere in der Situation, wenn der Arm bei seitlicher Auslegung den Fahrdrahtkontakt verliert bzw. dann (auch beim Auslösen des oben beschriebenen Zurückführens) herabfällt. Die weiterbildungsgemäß vorgesehenen und elektromotorisch angetriebenen Drehmittel gestatten es dann, den Arm um die Vertikalachse wieder einzuschwenken, sodass auch hier dann eine Ruhe- bzw. Ablageposition erreichbar ist, welche in oder weitgehend parallel der Fahrzeuglängsachse liegt. Die zu diesem Zweck weiterbildungsgemäß vorgesehene Motorik der Drehmittel würde dann in der Realisierung dieser Weiterbildung geeignet synchronisiert mit der weiteren Ansteuerung der Hydraulik- bzw. Pneumatikzylinder sowie der elektromotorischen Hebemittel angesteuert werden.
Im Ergebnis ermöglicht es die vorliegende Erfindung in überraschend einfacher und eleganter Weise, die Betriebseigenschaften gattungsgemäßer Stromabnehmervorrichtungen in sämtlichen Betriebszuständen, eingeschlossen eines An- und Abdrahtens sowie eines Abdrahtens unter problematischen Fahrtbedingungen, zu vereinfachen, sicherer zu gestalten und insbesondere ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Positionierungs- bzw. Hilfsmittel den den Stromab- nehmerkopf tragenden Arm in eine definierte Ablageposition präzise und betriebssicher zurückzuführen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie an- hand der Zeichnungen; diese zeigen in:
Fig. 1 : eine schematische Seitenansicht der Stromabnehmervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit den schematischen Funktionskomponenten und deren Zusammenwirken miteinander;
Fig. 2: ein Diagramm zum Verdeutlichen einer Spindellänge (entsprechend einer Arm- bzw. Stangenposition) einerseits und einer Fahrleitungshöhe andererseits jeweils gegenüber der Zeit mit verschiedenen Zeitabschnitten, insoweit entsprechend verschiedenen Phasen des
Fahrbetriebs beim An- bzw. Aufdrahten; eine Diagrammdarstellung analog Fig. 2, jedoch mit Phasen beim Abdrahten; eine Schemadarstellung analog Fig. 2, 3 mit Phasen beim Schnell- Abdrahten bzw. einer Schnell-Absenkung des Stromabnehmerkopfes vom Fahrdraht;
Fig. 5: ein Schemadiagramm in Draufsicht (auf einen Dachabschnitt eines fahrleitungsbetriebenen Fahrzeugs) der Stromabnehmervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit Funktionskomponenten und deren Zusammenwirken zum Beschreiben eines Rotationsvorgangs um eine Vertikalachse; eine Diagrammdarstellung analog Fig. 2 bis 4 zum Verdeutlichen des Betriebsvorgangs einer Schnell-Absenkung bei zusätzlicher Rotation gemäß dem weiterbildenden Ausführungsbeispiel der Fig. 5; ein ergänzendes Schaubild in zeitlicher Synchronität mit Fig. 6 zum Verdeutlichen einer Rotationsauslenkung des Arms bezogen auf eine Fahrzeug-Längsachse (bzw. Fahrtrichtung) in Fig. 5 und eine Schemadarstellung mit Funktionskomponenten und deren Zusammenwirken zum Verdeutlichen einer gattungsgemäßen Stromabnehmervorrichtung als technische Ausgangslage der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt in der schematischen Seitenansicht wesentliche Funktionskomponenten sowie deren Zusammenwirken bei einer Stromabnehmervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht. Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 8 zum eingangs diskutierten Stand der Technik, sofern gleiche oder äquivalente Funktionskomponenten betroffen sind. So ist wiederum ein Arm 14 über ein Drehlager schwenkbar auf einem Dachabschnitt gelagert, wobei das Bezugszeichen 18 insoweit wieder eine stationäre, unbewegliche Lagereinheit verdeutlicht.
Die Seitenansicht der Fig. 1 zeigt, wie zwei im Hinblick auf ihre Betätigungswirkung parallel zueinander wirkende Antriebs- bzw. Bewegungsmechanismen an den Arm 14 angekoppelt sind, nämlich einerseits elektromotorisch angetriebene Hebemittel in Form eines mit einem Elektromotor 30 betriebenen Spindelan- triebs 32, welcher über einen Freilauf bzw. eine Kupplungseinheit 34 und ein Gelenk 12 mit dem Arm 14 verbunden ist. Ein Antreiben des Motors 30 über eine elektronische Regeleinheit 36 bewirkt ein Verlängern oder Verkürzen der Spindel 38, wobei eine sich verkürzende Spindel zu einem Anheben des Arms 14, mithin zu einem Verschwenken des Arms 14 in der Richtung des Uhrzeiger- sinns in der Figurenebene der Fig. 1 , führt.
Wie die Schemadarstellung der Fig. 1 zusätzlich erkennen lässt, ist dem Arm 14 ein Drehwinkelsensor 40 zugeordnet, welcher ein einem aktuellen Dreh- bzw. Verschwenkungswinkel des Arms 14 relativ zur Lagereinheit 18 entsprechen- des elektronisch auswertbares Signal erzeugt. Dieses wird als Positions-Istwert genauso von der Steuer- und Regeleinheit 36 verarbeitet, wie ein geeignet extern vorgebbarer Sollwert über einen Sollwerteingang 42.
Zusätzlich und bezogen auf den möglichen Krafteintrag in den Arm 14 parallel zum Spindelantrieb 32 geschaltet, ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine Pneumatikeinheit 44, bestehend aus einem in einem Pneumatikzylinder 46 gegen eine Druckkraft eines Pneumatikfluids verschiebbar gelagerten Kolben 48; diese Einheit ist beidends am Arm 14 bzw. der stationären Lagereinheit 18 schwenkbar angelenkt. Der Zylinder 46 wird über eine Druckleitung 50 mit Pneumatikfluid versorgt, welches von einem Druckspeicher 52 herangeführt und über ein von der Regel- und Steuereinheit 36 elektronisch betätigtes Schaltventil 54 zum Zylinder 46 gebracht wird. Die Funktion im Betrieb der Vorrichtung der Fig. 1 ist wie folgt:
Beim Andrahten, also der gesteuerten Bewegung des Arms 14 aus einer abge- senkten (typischerweise horizontalen) Ruheposition bis zur Kontaktposition des (in der Fig. 1 nicht gezeigten, linksseitig am Arm 14 endseitig vorzusehenden) Stromabnehmerkopfes am (nicht gezeigten, in der Fig. 1 oberhalb der Fig. horizontal verlaufenden) Fahrdraht wird zunächst durch Ansteuerung des Motors 30 der Spindelantrieb 32 aktiviert, dergestalt, dass die Spindel 38, eingekoppelt und damit mechanisch wirksam mit dem Arm 14 verbunden, eine Verkürzung erfährt. Bei kontinuierlich erfolgender Messung des aktuellen Verschwen- kungswinkels bewegt sich der Arm 14 in der Figurenebene der Fig. 1 entlang der Richtung des Uhrzeigersinns aufwärts. Während dieses Betriebs ist die Ventileinheit 54 zum Entlüften der Zylinder 46 geschaltet, sodass die Pneuma- tikeinheit 46, 48 keinen Einfluss auf dieses elektromotorische Heben hat.
In bevorzugter Weiterbildung ist es denkbar, dass bei - begrenztem - Druckeinsatz über die Druckleitung 50 der Hebevorgang unterstützt wird. Sobald das Andrahten erfolgt ist, nämlich der Stromabnehmerkopf den Fahrdraht erreicht und insoweit der Arm 14 um seinen maximal möglichen Schwenkwinkel (elektromotorisch) verschwenkt wurde, wird mittels der Kupplungs- und Freilaufanordnung 34 die Spindelanordnung vom Arm 14 entkoppelt; es wird der Zylinder 46 mit Druckfluid aus dem Drucktank 52 beauf- schlagt, sodass durch Kolbenwirkung 48 (in der Figurenebene nach rechts) ein pneumatisch erzeugter Druck den Arm mit endseitig ansitzendem Stromabnehmerkopf an den Fahrdraht drückt und so für die notwendige, kontaktsichere Andruckkraft sorgt. Das Schaubild der Fig. 2 mit in der Vertikalen aufgetragener Spindellänge (gestrichelte Kurve) sowie Höhe des Stromabnehmerkopfes relativ zum Dachabschnitt als Bezugshöhe illustriert diesen Ablauf. Zu Beginn des Andrahtungs- Prozesses und zu Beginn der zugehörigen Phase ti fährt, elektromotorisch angetrieben, der Arm 14 kontinuierlich aufwärts, sodass die Kopfhöhe am Ende von t-ι den Fahrdraht erreicht. Parallel verkürzt sich die Spindel 38. Während der Phase t2 erfolgt die Druckbeaufschlagung der Pneumatikeinheit 44 durch Einleiten des Pneumatikfluids in den Druckzylinder 46; diese Druckbeaufschlagung drückt den Fahrdraht zusätzlich leicht nach oben.
Die daraufhin zugeführte (und sich verlängernde) Spindel gerät während der Zeitphase t3 in den Freilauf und verbleibt nachfolgend in t4 im ausgekoppelten Zustand. Die Zeitperiode t4, insoweit repräsentativ für einen Fahrbetrieb, verdeutlicht mit dem Schwanken der Kopfhöhe (insoweit entsprechend zugehörigen Höhenveränderungen des kontaktierten Fahrdrahts) das Heben und Senken des Kopfes, bei entsprechender Druckbeaufschlagung durch die Pneumatikeinheit 44, welche kontinuierlich mit Pneumatikfluid unter Druck versorgt wird.
Da während dieser Phasen beim gezeigten Ausführungsbeispiel keine gesonderte Druckregelung des Pneumatikfluids erfolgt, ist dies gleichwohl weiterbildungsgemäß möglich, etwa durch Einsatz eines Regelventils als Ventilbaugruppe 54, welche dann, etwa entsprechend einer Regelantwort auf einen ak- tuellen Positions-Istwert des Arms 14 (aus dem Geber 40) in Abgleich zu einem (dann auch für den Druck wirksamen) Sollwert 42 geeignet geregelt wird. Der Fachmann wird in jedem Fall Ist- und Sollwerte geeignet wählen bzw. vorgeben. Wenn es sich etwa um Positionswerte (z.B. ein Winkel) handelt, wäre der Istwert als Regeleingangsgröße für den Druck im Zylinder heranzuziehen. Alterna- tiv könnte etwa mit einem auf einen konstanten Wert geregelten Druck gearbeitet werden.
In zeitlicher Fortsetzung des Diagramms der Fig. 2 verdeutlicht die Fig. 3 den Abdrahtungsbetrieb der beschriebenen Ausführungsform; Phase t4 entspricht insoweit dem angekoppelten (angedrahteten) Fahrbetrieb zum Abschluss der Fig. 3. Zum Abdrahten wird zunächst während t5 die Spindel durch Ansteuerung des Motors 30 verkürzt, bis sie einkoppelt bzw. der Freilauf aufgehoben ist. Daraufhin erfolgt während t6 durch Sperren des Ventils 54 und (ggf. ein nicht näher in Detail gezeigtes) Entlüften des Kolbens 46 ein Entlasten der Pneumatikanord- nung, und der Arm 14 mit endseitig ansitzendem Stromabnehmerkopf hebt nachfolgend (in t7) vom Fahrdraht ab. Durch weitere Ansteuerung des Elektromotors 30 und entsprechende Verlängerung der Spindel 38 wird (während t7) der Arm 14 heruntergefahren, bis dieser dann während t8 betriebssicher auf dem Dachabschnitt in der Ablageposition positioniert ist.
Es wird aus der vorstehenden Diskussion des ersten Ausführungsbeispiels samt Betriebsablauf deutlich, dass einerseits die elektromotorische Antriebsfunktionalität mit ihrer genauen und präzisen Steuerbarkeit (sowohl mit langsamer als auch schneller Motorumdrehung) eine präzise und positionsgenaue Bewegung des Arms 14 ermöglicht. Dagegen wird speziell für den federnden Andruckbetrieb in der Kontaktposition vorteilhaft die Eignung und Eigenschaft der Pneumatikeinheit 44 genutzt, die nämlich insbesondere im auf- bzw. angedrahteten Zustand aktiviert ist und dort dann auf betriebssichere, einfache und kontaktsichere Art für die notwendige Andruckkraft des Stromabnehmerkopfes an dem Fahrdraht sorgt. Während dieses Betriebs ist der elektrische Antrieb in der beschriebenen Weise ausgekoppelt. Ein Pneumatikfluid stabilisiert die Anpresskraft bei wechselnder Fahrdrahthöhe durch seine kompressiblen und dämpfenden Eigenschaften. Vorteilhafte Wirkung dieser eleganten und technisch vorteilhaften Kombination zweier mechanischer Andruck- und Bewegungsprinzipien ist neben der beschriebenen Präzision auch die Lastunabhängigkeit insbesondere des elektrisch angetriebenen Betriebes, denn die durch den Elektromotor 30 bewirkte Funktionalität betrifft lediglich den Arm 14 bzw. den ansitzenden Stromabneh- merkopf; etwaige Rückwirkungen (bzw. Belastungen durch Schwankungen) in der relativen Fahrdrahthöhe - etwa während Phase t4 - sind insoweit ohne potentiell schädlichen Einfluss auf die elektromotorische Funktionalität. Dagegen muss der (problemlos auch für solche Höhen- und damit Druckschwankungen geeignete) Pneumatikzylinder nicht einmal selbst regelbar sein, vielmehr wäre, insbesondere bei Einstellung eines geeigneten mittleren Drucks, auf vorteilhafte Weise durch das Pneumatikfluid eine stets ausreichende Andruckkraft sicher- zustellen. Prinzipiell eignet sich auch ein hydraulisches Prinzip mit entsprechend druckbeauflagten Hydraulikfluid, wobei dies gegenüber der bevorzugten Pneumatik etwas höhere Herstellungs- und damit Kostenaufwand mit sich bringt. Hinzu kommt die Eigenschaft der Pneumatikvariante, in der vorbeschriebenen Weise federnd zu wirken, sodass dies auch aus diesem Grunde bevor- zugt ist.
Anhand des Diagramms in der Fig. 4 wird nachfolgend ein alternativer Abdrah- tungs- bzw. Absenkbetrieb beschrieben, nämlich eine sogenannte Schnell- oder Notabsenkung, welche insbesondere dann zum Tragen kommt, wenn der Stromabnehmerkopf in eine unbeabsichtigte Kontakt- oder Betriebsposition gerät und möglichst schnell abgesenkt werden muss. Das Hub-Zeitdiagramm der Fig. 4, insoweit wieder analog in den Achsen mit Fig. 2, 3, beginnt im angedrahteten Betrieb der Phase t4. Wird jetzt während der Betriebsphase t9 ein unbeabsichtigter Betriebszustand des Stromabnehmerkopfes festgestellt, hier etwa ein sogenanntes "Derailment" (also ein Entgleisen bzw. Entdrahten), während dem der Stromabnehmerkopf den unmittelbaren Kontakt zur Fahrleitung verliert und entsprechend, wie in Fig. 4 gezeigt, schnell stark ansteigt, wird über einen geeigneten, nicht gezeigten Detektor, alternativ über eine sonstige (z.B. auch manuell vorgenommene) Befehlsgabe ein Schnellabsenkungsbetrieb ausgelöst, damit auch ein weiteres, unbeabsichtigtes Anheben des Kopfes verhindern soll.
Zu diesem Zweck wird während der Zeitphase Uo durch Ansteuerung des Mo- tors 30 die Spindel 38 mit maximaler Geschwindigkeit verkürzt (noch ohne zu diesem Zeitpunkt eingekoppelt zu sein), gleichzeitig erfolgt durch Betätigung des Ventils 54 eine Druckabsenkung im Zylinder 46, sodass der Arm 14 ab- wärts fällt (also in der Figurenebene der Fig. 1 entgegen der Richtung des Uhrzeigersinns). Durch nachfolgendes Einkoppeln wird der Arm von dem Spindelbetrieb aufgenommen und nachfolgend geregelt (Zeitabschnitt tu) in Richtung auf den Dachabschnitt geführt, wo er dann in t8 zuverlässig und betriebssicher positioniert ist.
Das Schemadiagramm der Fig. 5 verdeutlicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung, insoweit als Weiterbildung des ersten Ausführungsbeispiels der Fig. 1 . Die Draufsicht auf den Dachabschnitt des Fahrzeugs der Fig. 5, hier ist links und endseitig des Arms 14 der Stromabnehmerkopf mit dem Bezugszeichen 15 gezeigt, verdeutlicht, wie der Arm 14 zusätzlich zur vertikalen Verschwenkung (Fig. 1 ) um eine vertikale Achse (nämlich senkrecht zur Figurenebene der Fig. 5 verlaufend) durch eine weitere elektromotorische Einheit 31 (ggf. auch durch denselben Elektromotor realisiert) verdreht werden kann; Pfeile 60, 61 verdeut- liehen die jeweiligen, durch das Verdrehen erreichbaren Auslenkungen von bis zu ca. 55 Grad in positiver und negativer Richtung aus der in Fig. 5 gezeigten Fahrtrichtung 62 als Nullgrad-Richtung. Normgerecht sind etwa Auslenkungen von +/- 55°. Der Drehantrieb des Elektromotors 31 wird über eine geeignet steuerbare (alternativ sind andere Möglichkeiten zur offenen Kupplung denkbar, etwa ein nicht selbsthemmendes Getriebe an einem stromlosen Motor) Kupplung 64 mit einem schematisch gezeigten Drehtisch 66 verbunden, welcher ein Drehen der Lageranordnung 18 (Fig. 1 ) um die Vertikalachse ermöglicht. Ein Drehwinkel- sensor 68 in Verbindung mit einer Drehregelung 70 (weiterbildend oder alternativ auch geeignet verbunden bzw. zusammengeführt mit der Regeleinheit 36) sorgt für ein Regeln auf einen geeignet vorgegebenen Sollwert am Sollwerteingang 72 des Reglers 70, wobei dessen Regelsignal dann geeignet den Motor 31 bzw. die Kupplung 64 erreicht.
In Erweiterung bzw. Modifikation des anhand der Fig. 4 beschriebenen Schnell- absenkungsbetriebs wird anhand der Fig. 6 und 7 erläutert, wie die Weiterbil- dung der Fig. 5 das zusätzliche Drehen der Stromabnehmervorrichtung um die Vertikalachse einbezieht und insoweit auch für weitergehende, komplexe Fehler- bzw. Fahrsituationen einsetzbar ist. Die Fig. 6 und 7, zeitsynchron zueinander angeordnet, verdeutlichen dabei in der Fig. 6 und analog zu den Fig. 2 bis 4, die jeweiligen Hubbewegungen bzw. -weiten in Spindel- und Kopfhöhe, während die Fig. 7, und insoweit bezogen auf die Auslenkungen 60, 61 der Fig. 5, einen aktuellen Drehwinkel des Stromabnehmerkopfes 15 in den vorbeschriebenen Phasen verdeutlicht. Es wird wieder der Zustand des "Derailments" während t9 angenommen; der Kopf entfernt sich vom Fahrdraht, und dieser Zustand wird als irregulärer Fahrbetrieb detektiert. Während des vorangegangenen Fahrbetriebs (t4) und auch noch während t9 ist der Motor 31 durch geeignete Ansteuerung der Kupplung 64 vom Drehtisch 66 entkoppelt, sodass - um die Vertikalachse - der Arm ge- eignet verdreht sein kann. Zum Zeitpunkt 2 erfolgt das Aktivieren der Kupplung 64 und damit das Einkoppeln und Aktivieren des Motors 31 zum Drehteller 66; eine weitere, freie Rotation ist damit blockiert. Das weitere Betreiben des Motors 31 (unter Regelung bzw. Kontrolle des Drehwinkeldetektors 68) bewirkt, dass der Arm 14, entgegen der Richtung des Schwenkpfeils 60, 61 , in die Fahrtrichtung (0 Grad) als Mittelstellung geführt wird. Parallel und wie oben diskutiert laufen gemäß Fig. 6 die Betriebsschritte zum Schnellabdrahten des Arms 14 in vertikaler Richtung ab, sodass bis zum Endzustand am Ende von t8 der Arm samt endseitig ansitzendem Stromabnehmerkopf eine komplexe, mehrdimensionale (mehrachsige) Bewegung bis zur Ablageposition vollführt hat.
Eine Synchronisation der beiden Bewegungsabläufe (Fig. 6, 7) kann durch eine Steuerung der Sollwerte erreicht werden. Vorteilhafter Effekt ist gleichwohl, dass durch alle vorbeschriebenen Maßnahmen des Abdrahtens zu keinem Zeitpunkt ein nachteiliges Aufschlagen oder anderes unkontrolliertes Verhalten des Arms 14 beim Absenken entsteht. Damit kann insbesondere auch eine mögliche Gefahr von Personen- oder Sachbeschädigung von sich im Auslenkbereich befindlichen Personen bzw. Objekten verhindert werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsformen samt Betriebsmodi oder gar auf den bevorzugten Verwendungsfall im Rahmen von Trolleybussen beschränkt. Vielmehr eignet sich die Erfindung auch für beliebige andere fahrdrahtgebundene Fahrzeuge auf Schienen oder Straße, andere Arm- bzw. Stangenkonfigurationen und vergleichbare Einsatz- und Betriebssituationen.

Claims

Stromabnehmervorrichtung für fahrleitungsbetriebene Fahrzeuge mit einem einends zum schwenkbaren Vorsehen auf einem Dachabschnitt (10) eines fahrleitungsbetriebenen Fahrzeugs ausgebildeten und andere- nends einen zum elektrisch Strom abnehmenden Zusammenwirken mit einem Fahrdraht ausgebildeten Stromabnehmerkopf (15) aufweisenden Arm (14),
dem Elevationsmittel (44, 32) zum gesteuerten Heben und Absenken zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elevationsmittel elektromotorisch angetriebene Hebemittel (32, 38) zum Bewirken des Hebens und des Absenkens über zumindest einen Wegabschnitt des Arms zwischen einer Ablageposition und einer Kontaktposition
sowie Pneumatik- oder Hydraulikmittel (44) aufweisen, die zum Aufbringen einer Andruckkraft des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht in der Kontaktposition ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektromotorisch angetriebenen Hebemittel einen mit Kupplungsund/oder Freilaufmitteln (34) versehenen Spindel- oder Zahnstangenantrieb (32) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass den elektromotorisch angetriebenen Hebemitteln Winkel- (40) und/oder Wegcodiermittel zum Erfassen einer Bewegung und/oder Position des Arms zugeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektromotorisch angetriebenen Hebemittel so ausgebildet und angesteuert sind, dass das elektromotorisch bewirkte Heben des Arms vor oder mit einem Erreichen der Kontaktposition endet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass den einen an den Arm angelenkten Pneumatik- oder Hydraulikzylinder (46) aufweisenden Pneumatik- bzw. Hydraulikmitteln Mittel (54) zur gesteuerten Aktivierung oder Deaktivierung der Andruckkraft vorgeschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel zur Aktivierung bzw. Deaktivierung zum Regeln der Andruckkraft auf einen vorbestimmten und/oder einstellbaren Sollwert ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Arm an dem einen Ende bevorzugt elektromotorisch angetriebene Drehmittel (31 , 66) zum gesteuerten Verdrehen des Arms um eine Vertikalachse zugeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass den Elevationsmitteln Mittel zur gesteuerten Schnellabdrahtung so zugeordnet sind, dass als Reaktion auf ein Schnellabdrahtungs- Steuersignal eine Deaktivierung eines Pneumatik- bzw. Hydraulikdrucks der Pneumatik- bzw. Hydraulikmittel in Verbindung mit einer ein Abfangen des abfallenden Arms bewirkenden elektromotorischen Hebe- und/oder
Verdrehbewegung ausgelöst wird.
Verfahren zum Bewegen einer Stromabnehmervorrichtung eines fahrlei- tungsbetriebenen Fahrzeugs relativ zu einem Fahrdraht, insbesondere Verfahren zum Betreiben der Stromabnehmervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Schritte:
- elektromotorisches Anheben eines einends zum schwenkbaren Vorsehen auf einem Dachabschnitt (10) eines fahrleitungsbetriebenen Fahrzeugs ausgebildeten und anderenends einen zum elektrisch Strom abnehmenden Zusammenwirken mit einem Fahrdraht ausgebildeten Stromabnehmerkopf (15) aufweisenden Arms (14) aus einer Ablageposition auf oder an dem Dachabschnitt,
Führen des angehobenen Arms in eine Kontaktposition des Stromabnehmerkopfes an dem Fahrdraht und
- pneumatisches oder hydraulisches Aufbringen einer Andruckkraft des Stromabnehmerkopfes gegen den Fahrdraht durch gesteuertes Aktivieren und/oder insbesondere positionsabhängiges Regeln von an den Arm angelenkt vorgesehenen Pneumatik- bzw. Hydraulikmitteln (46).
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Schritt des mechanischen Entkoppeins von das elektromotorische Anheben bewirkenden Hebemitteln (32, 38) von dem Arm, wenn das pneumatische oder hydraulische Aufbringen der Andruckkraft und/oder das Führen bewirkende Pneumatik- oder Hydraulikmittel, insbesondere zu einem Zweck des An- drahtens des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht, aktiviert sind.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Schritte des mechanischen Einkoppeins der Hebemittel an den Arm und des Deaktivierens der Pneumatik- bzw. Hydraulikmittel, insbesondere zu einem Zweck des Abdrahtens des Stromabnehmerkopfes von dem Fahrdraht.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Deaktivieren der Pneumatik- bzw. Hydraulikmittel als Reaktion auf ein Detektieren eines Kontaktverlustes des Stromabnehmerkopfes am Fahrdraht erfolgt und die Hebemittel zum Verbinden mit dem Arm und einem nachfolgenden Absenken des Arms angesteuert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch den Schritt des Drehens oder Verschwenkens des Arms um eine Vertikalachse nach dem Deaktivieren der Pneumatik- bzw. Hydraulikmittel als Reaktion auf das Detektieren des Kontaktverlusts.
14. Verwendung der Stromabnehmervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für einen elektrisch betriebenen Bus, insbesondere als Transportmit- tel im öffentlichen Personennahverkehr.
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