WO1998055350A1 - Batteriebetriebene triebkatze - Google Patents
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- WO1998055350A1 WO1998055350A1 PCT/EP1998/003337 EP9803337W WO9855350A1 WO 1998055350 A1 WO1998055350 A1 WO 1998055350A1 EP 9803337 W EP9803337 W EP 9803337W WO 9855350 A1 WO9855350 A1 WO 9855350A1
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- B61B3/00—Elevated railway systems with suspended vehicles
- B61B3/02—Elevated railway systems with suspended vehicles with self-propelled vehicles
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C13/00—Locomotives or motor railcars characterised by their application to special systems or purposes
- B61C13/04—Locomotives or motor railcars characterised by their application to special systems or purposes for elevated railways with rigid rails
Definitions
- the invention relates to a battery powered trolley for a monorail.
- Such trolleys are used underground to transport heavy loads or people hanging in a trolley on a rail.
- larger groups of trolleys are formed, the drive being arranged at the tip of such a group.
- driver cabs are arranged at both ends.
- Known battery-powered trolleys have a drive that is equipped with a series motor. This motor drives two friction wheels acting on the rail opposite each other via a transfer case.
- the drive module is powered by an accumulator, which is generally designed as a module that can be attached to the rail independently of the drive.
- the invention has for its object to provide with simple means a battery powered trolley with improved performance, which is easy to maintain and can be adapted to changing operating conditions with little effort.
- the drive module comprises at least one pair of motor units, that in each case one motor unit of this pair is assigned to one side of the rail and that the motor units can be separated from the drive module independently of one another.
- the power trolley is equipped with a drive module.
- This drive module has at least one three-phase motor.
- Such a three-phase motor can deliver a considerably greater torque than a direct current motor of comparable power, in particular at the time of starting the trolley according to the invention.
- Each three-phase motor is part of an independent motor unit, in which a gear and a drive wheel are combined in addition to the motor.
- the motor units are each coupled to the drive module in such a way that they can be removed from the drive module independently of one another.
- the combination of gearbox, three-phase motor and drive wheel to form a motor unit makes it possible to replace the motor unit as a whole with a new unit in the event of a defect or the need for maintenance. In this way, the availability of a powered trolley according to the invention is considerably increased.
- the drive module itself forms an independent unit, it is also possible to hang several drive modules one behind the other if the respective operating conditions make this necessary. This means that even under difficult operating conditions, for example during extreme uphill driving, trolleys with sufficient power to transport heavy loads can be assembled at short notice. It is also possible to replace existing motor units of a drive module with more powerful ones within a very short time.
- a space-saving arrangement of the parts of the motor units results if the gear, the three-phase motor and the drive wheel of each motor unit are arranged coaxially to one another. This arrangement is particularly favorable when the motor units are arranged essentially vertically. This way, under Taking into account the generally hanging arrangement of the individual modules of the trolley according to the invention, the space available for fastening the motor units to the drive module is optimally used.
- the motor units should preferably each comprise a converter and a control device. In this way, all energy supply and control devices assigned to the respective motor units can be combined with the motor unit. In this way, the maintenance and replacement of the units designed in this way is additionally simplified.
- a control device for coordinating the speeds of the motor units.
- This control device can be designed, for example, as a so-called “electronic wave”. It ensures that the drive wheels are driven in the optimal way for each application and operating condition. In this way, the wear behavior of the drive wheels can be optimized and, in addition to reducing the wear, a constant, slip-preventing drive can be guaranteed. This applies in particular if the coordination takes place when cornering depending on the curve curvature.
- a further advantageous embodiment of the invention is characterized by a monitoring device which monitors the operating data of the motor units.
- a monitoring device provides information about the current state of the motor units, so that in the case a defect is easily possible to determine the cause.
- the range of an accumulator module used in the trolley according to the invention can be increased in that electrical energy can be fed into the accumulator module by means of the motor units.
- the motor of each motor unit is able to work as a generator and to deliver electrical energy to the accumulator. This is always possible when the trolley is operated in overrun mode, in which no power is required to drive the trolley, as is the case, for example, when driving downhill.
- the power trolley according to the invention can also be equipped with devices for converting excess energy emitted by the motor units. These devices are useful in connection with generator operation of the motors if there is a possibility of overcharging the battery.
- the trolley according to the invention can, like the known trolleys, be equipped with drive wheels which are designed as friction wheels. If this is the case, it is advantageous if a control device which monitors the slip between the drive wheel and the rail of each motor unit and means for pressing are provided which press the drive wheel onto the rail as a function of a signal from the control device.
- Another particularly practical embodiment of the invention is characterized in that the connecting lines are designed to be pluggable. On the one hand, this makes it possible to further shorten the time required for replacing the motor units. On the other hand, due to the pluggability of the connections, it is possible in the short term to add or remove additional drive or accumulator modules to the trolley association.
- optical fibers are provided for the transmission of data from the monitoring and control devices.
- This type of data transmission works unaffected by the electromagnetic fields that often occur underground in the area of heavy machinery.
- a plain text display which shows operating data of the driving trolley, such as the driving speed, the operating state of the engines, etc.
- operating data of the driving trolley such as the driving speed, the operating state of the engines, etc.
- Fig la one half of a trolley in a side view
- Fig. Lb the second half of the trolley in a side view
- FIG. 3 shows the drive module according to FIG. 2 in a view from above;
- FIG. 4 the drive module according to FIGS. 2 and 3 in a frontal, partially broken view.
- the trolley T is composed of a plurality of modules 1-8, of which for example the first module a first driver's cab 1, the second module a first drive module 2, the third module a mechanical brake module 3, the fourth module a device module 4, the fifth Module is an accumulator module 5, the sixth module is a second drive module 7 and the seventh module is a second driver's cab 8. There are also between the accumulator module 5 and the second drive module 7 a plurality of further modules designed as support modules 6 are arranged.
- the driver cabins 1,8 each form the end head of the trolley T and point in opposite directions of travel F1, F2.
- the arrangement of the remaining modules 2 to 7, on the other hand, is not fixed, but can be selected according to the respective requirements and operating conditions.
- a drive module 2 is preferably arranged immediately adjacent to each of the driver cabs 1.
- the modules 1-8 of the trolley T are each suspended in a rail 11 of a monorail, not shown, via trolleys 10 provided with rollers 9. At the same time, the individual modules 1-8 are connected to one another in an articulated manner via coupling members 12.
- the modules 1-8 are interconnected via data / signal lines, not shown, which are designed as optical fibers. The data and signals are transmitted via this optical waveguide as digital information, so that interference from larger magnetic fields etc. is excluded.
- At least the driver's cab 1, 8 and the drive modules 2, 7 and the device module 4 are also connected to the accumulator module 5 via electrical lines (not shown) for energy supply. All of the line connections of the individual modules 1-8 are designed as quick-release connections in order to easily disconnect the lines in the event Allow modules 1-8 to be replaced, added, or removed.
- the cabins 1, 8 arranged at the end of the trolley 1 are essentially of identical construction. They each include a driver's seat and all the elements necessary for monitoring and controlling the function of the trolley 1 and its modules 1 to 8, such as driving levers, emergency stop switches, key switches, etc.
- an LCD panel for example in the driver's cab formed plain text display, not shown here. On this display, the driver of the trolley T is shown, for example, information about the operating state, possible sources of error and information on how to remedy these errors.
- the brake module 3 comprises a mechanically triggering emergency and holding brake which intervenes when a maximum speed is exceeded, by means of which the trolley T is stopped even if the electrical energy supplied by the accumulator module 5 fails.
- the devices required for monitoring, recording and displaying the operating data of the trolley T are combined in the device module 4.
- a mechanically actuated emergency and holding brake, devices for power generation, monitoring and control devices and the like can be arranged in the device module 4. These aggregates are needed to To be able to carry out repairs on site or to operate machines carried with the power trolley.
- the construction of the rechargeable battery module 5 corresponds to conventional battery units which are used in conjunction with DC-operated battery cats.
- the structure of the support modules 6 also corresponds to that of conventional support trolleys and is designed, for example, as a walking beam construction for heavy loads. Likewise, the support modules can carry 6 cabins for the transportation of people.
- Each of the drive modules 2, 7 has a pair of motor units 20, 21, which are arranged side by side symmetrically to the rail 11.
- the motor units 20, 21 are of identical construction and each comprise a three-phase motor 22, a gear 23 and a drive wheel 24 designed as a friction wheel.
- the three-phase motor 22, the gear 23 and the drive wheel 24 are arranged essentially coaxially with the axis of rotation X of the three-phase motor 22.
- Each three-phase motor 22 of the motor units 20, 21 is capable of delivering electrical energy to the accumulator module 5 as a generator in overrun mode, in which no power is required to drive the trolley T.
- Each motor unit 20, 21 also carries a switch box 25 arranged on the circumferential surface of its housing, in which the converter required for generating a three-phase current from the direct current supplied by the accumulator module 5 and the electrical ones Circuits for monitoring and controlling the respective motor unit 20, 21 are included.
- the controls of the motor units 20, 21 are connected to one another via plug connections and comprise a so-called “electronic shaft”, via which the rotational speed of the three-phase motors 22 of both motor units 20, 21 are coordinated with one another.
- the speeds are coordinated, for example when cornering, in such a way that the drive wheel 24, which is located inside when cornering, is driven more slowly by the three-phase motor 20 or 21 assigned to it than the one located outside.
- the different diameters due to wear and the slip of the drive wheels 24 on the rail 11 are detected by the control and compensated for by appropriate control of the three-phase motors 22.
- Another function of the controls is to forward the electrical energy supplied by the three-phase motors 22 to the accumulator module 5 in the event of overrun operation, for example when driving downhill.
- the motor units 20, 21 are attached to the cheeks 26, 27 of a support unit 28 of the support trolley 10 of the drive modules 2, 7 so that they are aligned essentially vertically.
- the motor units 20, 21 are articulated in the area of the transmission 23 with the cheeks 26, 27 in a respective joint 29 arranged laterally of the respective motor unit 20, 21, the pivot axis of which is arranged parallel to the axis of rotation X.
- a pressure cylinder 30 is arranged between the respective motor housing and the cheek 26, 27 assigned to it. This pressure cylinder 30 is connected to the control device of the respective motor unit 20, 21 and presses the motor unit 20, 21 against the web of the rail 11 depending on the operating conditions, the determined slip and the state of wear of the drive wheels 24.
- the support unit 28 of the drive modules 2, 7 carries a pair of hydraulically-ventilated emergency and holding brakes 31, 32, which, if the electrical power fails or in an emergency, may drive the trolley T together with the mechanical brake module 3 slows down.
- resistors 33 are detachably fastened to the support unit 28, by means of which electrical energy supplied by the three-phase motors 22 which operate as generators in overrun mode and which can no longer be absorbed by the accumulator module is converted into thermal energy. Due to their releasable attachment to the support plate 28, the resistors 33 can also be replaced without much effort in the event of a defect.
- the trolley T can be assembled according to the respective requirements within a short time. If, for example, large loads are to be transported on difficult inclines, you can within a short time additional drive modules 2.7 are included in the module association of the trolley T Likewise, it is easily possible to insert additional battery modules 5 into the trolley T if very long distances are to be covered.
- the drive modules 2, 7 themselves are of modular construction, the individual elements belonging to them can easily be replaced independently of one another, for example in the event of a defect. If, for example, one of the motor units 20, 21 is damaged, it can be pivoted away from the support plate 28 after loosening all the electrical plug connections by loosening its connection to the pressure cylinder 30 and then separated from the support plate 28 by subsequently removing the joint pin of the joint 29.
- the fastening of a new motor unit 20, 21 is correspondingly simple.
Abstract
Die Erfindung betrifft eine batteriebetriebene Triebkatze (T) für eine Einschienenbahn mit mindestens einem durch ein Akkumulatormodul (5) stromversorgten Antriebsmodul (2), welches mindestens eine von dem Antriebsmodul (2) abtrennbare Motoreinheit (20) umfaßt, die jeweils mindestens aus einem Getriebe, einem Drehstrommotor und einem Antriebsrad gebildet ist, welches in Wirkverbindung mit einer Schiene (11) der Einschienenbahn steht. Bei einer derart ausgestalteten Triebkatze wird mit einfachen Mitteln eine batteriebetriebene Triebkatze mit verbesserter Leistung geschaffen, die einfach zu warten und mit geringem Aufwand an veränderte Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.
Description
Batteriebetriebene Triebkatze
Die Erfindung betrifft eine batteriebetriebene Triebkatze für eine Einschienenbahn. Derartige Triebkatzen werden unter Tage eingesetzt, um in Tragkatzen an einer Schiene hängende schwere Lasten oder Personen zu befördern. Zu diesem Zweck werden größere Verbände aus mehreren Tragkatzen gebildet, wobei an der Spitze eines solchen Verbands der Antrieb angeordnet ist. Um die Triebkatze in beide Richtungen betreiben zu können, sind an den beiden Enden jeweils Fahrerkabinen angeordnet.
Bekannte batteriebetriebene Triebkatzen weisen einen Antrieb auf, der mit einem Reihenschlußmotor ausgestattet ist. Dieser Motor treibt über ein Verteilergetriebe zwei gegenüberliegend auf die Schiene einwirkende Reibräder an. Die Stromversorgung des Antriebsmoduls erfolgt dabei durch einen Akkumulator, der in der Regel als unabhängig von dem Antrieb an die Schiene anhängbares Modul ausgebildet ist.
Der Vorteil batteriebetriebener Triebkatzen besteht darin, daß sie eine geringere Wartung benötigen und zu einer geringeren Umweltbelastung führen als mit Brennstoff betriebene Transportkatzen vergleichbarer Leistung. Als nachteilig erweist sich in der Praxis jedoch, daß die Triebkatzen im Fall eines Defektes nur mit großem Aufwand instandgesetzt werden können. Darüber hinaus können die bekannten Triebkatzen nur mit ebenso
erheblichem Aufwand an neue Betriebssituationen angepaßt werden .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine batteriebetriebene Triebkatze mit verbesserter Leistung zu schaffen, die einfach zu warten und mit geringem Aufwand an veränderte Betriebsbedingungen angepaßt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine batteriebetriebene Triebkatze für eine Einschienenbahn mit mindestens einem durch ein Akkumulatormodul stromversorgten Antriebsmodul gelöst, welches mindestens eine von dem Antriebsmodul abtrennbare Motoreinheit umfaßt, die jeweils mindestens aus einem Getriebe, einem Drehstrommotor und einem Antriebsrad gebildet ist, welches in Wirkverbindung mit der Schiene steht . Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmodul mindestens ein Paar von Motoreinheiten umfaßt, daß jeweils eine Motoreinheit dieses Paares einer Seite der Schiene zugeordnet ist und daß die Motoreinheiten unabhängig von einander von dem Antriebsmodul abtrennbar sind.
Gemäß der Erfindung ist die Triebkatze mit einem Antriebsmodul ausgestattet . Dieses Antriebsmodul weist mindestens einen Drehstrommotor auf. Ein solcher Drehstrommotor kann insbesondere zum Zeitpunkt des Anfahrens der erfindungsgemäßen Triebkatze ein erheblich größeres Moment liefern, als ein Gleichstrommotor vergleichbarer Leistung.
Jeder Drehstrommotor ist Teil jeweils einer selbstständigen Motoreinheit, in der neben dem Motor ein Getriebe und ein Antriebsrad zusammengefaßt sind. Dabei sind die Motoreinheiten jeweils derart mit dem Antriebsmodul verkoppelt, daß sie unabhängig voneinander von dem Antriebsmodul abgenommen werden können. Die Zusammenfassung von Getriebe, Drehstrommotor und Antriebsrad zu einer Motoreinheit ermöglicht es, im Fall eines Defektes oder der Notwendigkeit einer Wartung die Motoreinheit als Ganzes mit einfachen Handgriffen und geringem Zeitaufwand gegen eine neue Einheit zu ersetzen. Auf diese Weise ist die Verfügbarkeit einer erfindungsgemäßen Triebkatze erheblich erhöht.
Dadurch, daß darüber hinaus das Antriebsmodul selbst eine eigenständige Einheit bildet, ist es zudem möglich, mehrere Antriebsmodule hintereinander zu hängen, wenn die jeweiligen Betriebsbedingungen dies erforderlich machen. So können auch unter schwierigen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei extremer Bergfahrt, kurzfristig Triebkatzen mit ausreichender Leistung zum Transport schwerer Lasten zusammengestellt werden. Genauso ist es innerhalb kürzester Zeit möglich, vorhandene Motoreinheiten eines Antriebsmoduls gegen leistungsstärkere zu ersetzen.
Eine platzsparende Anordnung der Teile der Motoreinheiten ergibt sich, wenn das Getriebe, der Drehstrommotor und das Antriebsrad jeder Motoreinheit koaxial zueinander angeordnet sind. Diese Anordnung ist insbesondere dann günstig, wenn die Motoreinheiten im wesentlichen vertikal angeordnet sind. Auf diese Weise wird unter
Berücksichtigung der in der Regel hängenden Anordnung der einzelnen Module der erfindungsgemäßen Triebkatze der zur Verfügung stehende Platz für die Befestigung der Motoreinheiten an dem Antriebsmodul optimal genutzt.
Vorzugsweise sollten die Motoreinheiten jeweils einen Umrichter und eine Steuereinrichtung umfassen. Auf diese Weise lassen sich sämtliche den jeweiligen Motoreinheiten zugeordnete Energieversorgungs- und Steuerungseinrichtungen mit der Motoreinheit zusammenfassen. Auf diese Weise ist das Warten und Ersetzen der derart ausgebildeten Einheiten zusätzlich vereinfacht .
Vorteilhaft ist es auch, wenn eine Steuereinrichtung zum Abstimmen der Drehzahlen der Motoreinheiten vorgesehen ist. Diese Steuereinrichtung kann beispielsweise als sog. „elektronische Welle,, ausgebildet sein. Sie stellt sicher, daß die Antriebsräder in der für jeden Anwendungsfall und Betriebszustand optimalen Weise angetrieben werden. Auf diese Weise läßt sich das Verschleißverhalten der Antriebsräder optimieren und neben der Verminderung des Verschleißes ein konstanter, Schlupf vermeidender Antrieb gewährleisten. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Abstimmung bei Kurvenfahrt in Abhängigkeit von der Kurvenkrümmung erfolgt .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch eine Überwachungseinrichtung gekennzeichnet, welche die Betriebsdaten der Motoreinheiten überwacht . Eine solche Überwachungseinrichtung gibt Auskunft über den momentanen Zustand der Motoreinheiten, so daß es im Fall
eines Defekts auf einfache Weise möglich ist, dessen Ursache festzustellen.
Die Reichweite eines in der erfindungsgemäßen Triebkatze eingesetzten Akkumulatormoduls läßt sich dadurch erhöhen, daß mittels der Motoreinheiten elektrische Energie in das Akkumulatormodul einspeisbar ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der Motor jeder Motoreinheit in der Lage, als Generator zu arbeiten und elektrische Energie an den Akkumulator abzugeben. Dies ist immer dann möglich, wenn die Triebkatze im Schubbetrieb betrieben wird, in der keine Leistung für den Antrieb der Triebkatze benötigt wird, wie es beispielsweise bei Bergabfahrt der Fall ist.
Alternativ oder ergänzend zu der voranstehend erläuterten Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Triebkatze auch mit Einrichtungen zur Umwandlung überschüssiger, von den Motoreinheiten abgegebener Energie ausgestattet sein. Diese Einrichtungen sind in Verbindung mit einem Generatorbetrieb der Motoren dann sinnvoll, wenn die Möglichkeit einer Überladung des Akkumulators besteht.
Die erfindungsgemäße Triebkatze kann wie die bekannten Triebkatzen mit Antriebsrädern ausgestattet sein, die als Reibräder ausgebildet sind. Ist dies der Fall, so ist es vorteilhaft, wenn eine Steuereinrichtung, welche den Schlupf zwischen Antriebsrad und Schiene jeder Motoreinheit überwacht, und Mittel zum Anpressen vorgesehen sind, welche das Antriebsrad in Abhängigkeit von einem Signal der Steuereinrichtung an die Schiene pressen.
Eine weitere besonders praxisgerechte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen steckbar ausgebildet sind. Dies ermöglicht es zum einen, die für das Auswechseln der Motoreinheiten benötigte Zeit weiter zu verkürzen. Zum anderen ist es durch die Steckbarkeit der Verbindungen kurzfristig möglich, zusätzliche Antriebs- oder Akkumulatormodule zu dem Triebkatzen-Verband hinzuzufügen oder von diesem zu trennen.
Um einen sicheren, möglichst effektiven und störungsfreien Betrieb zu ermöglichen, sollte der Fahrbetrieb mindestens zeitweise automatisch erfolgen. Dies gilt insbesondere für die Phase des Anfahrens, in der die automatische Steuerung den Führer der Triebkatze darin unterstützen kann, die Triebkatze unter Vermeidung eines übermäßigen Schlupfes oder einer Überlastung der Motoren in Bewegung zu setzen.
Die Sicherheit der Übertragung von Signal-, Überwachungsund Steuerdaten kann dadurch verbessert werden, daß zur Übertragung von Daten der Überwachungs- und Steuereinrichtungen Lichtwellenleiter vorgesehen sind. Diese Art der Datenübertragung arbeitet unbeeinflußt von den unter Tage im Bereich schwerer Maschinen häufig auftretenden elektro-magnetischen Feldern.
Günstig ist es auch, wenn ein Klartext-Display vorgesehen ist, welches Betriebsdaten der Triebkatze, wie die Fahrgeschwindigkeit, den Betriebszustand der Motoren etc., anzeigt. Auf diese Weise kann auch weniger geschultem Personal beispielsweise im Fall einer Störung
eine leicht verständliche Anweisung über die Art der Störung und die zu ergreifenden Maßnahmen gegeben werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. la die eine Hälfte einer Triebkatze in seitlicher Ansicht;
Fig. lb die zweite Hälfte der Triebkatze in seitlicher Ansicht;
Fig. 2 ein Antriebsmodul in seitlicher Ansicht;
Fig. 3 das Antriebsmodul nach Fig. 2 in einer Ansicht von oben;
Fig. 4 das Antriebsmodul nach den Fig. 2 und 3 in einer frontalen, teilweise aufgebrochenen Ansicht.
Die Triebkatze T ist aus einer Mehrzahl von Modulen 1-8 zusammengestellt, von denen beispielsweise das erste Modul eine erste Fahrerkabine 1, das zweite Modul ein erstes Antriebsmodul 2, das dritte Modul ein mechanisches Bremsmodul 3, das vierte Modul ein Gerätemodul 4, das fünfte Modul ein Akkumulatormodul 5, das sechste Modul ein zweites Antriebsmodul 7 und das siebte Modul eine zweite Fahrerkabine 8 ist . Zwischen dem Akkumulatormodul 5 und dem zweiten Antriebsmodul 7 sind darüber hinaus
eine Mehrzahl von als Tragmodule 6 ausgebildete weitere Module angeordnet .
Die Fahrerkabinen 1,8 bilden jeweils den endseitigen Kopf der Triebkatze T und weisen in entgegengesetzte Fahrtrichtungen F1,F2. Die Anordnung der übrigen Module 2 bis 7 ist demgegenüber nicht festgelegt, sondern kann den jeweiligen Anforderungen und Betriebsbedingungen entsprechend gewählt werden. Vorzugsweise ist jedoch, wie dargestellt, jeweils ein Antriebsmodul 2 unmittelbar benachbart zu jeder der Fahrerkabinen 1 angeordnet.
Die Module 1-8 der Tragkatze T sind jeweils über mit Rollen 9 versehene Tragkatzen 10 in eine Schiene 11 einer weiter nicht dargestellten Einschienenbahn eingehängt. Gleichzeitig sind die einzelnen Module 1-8 über Kupplungsglieder 12 gelenkig miteinander zu einem Verband verbunden. Die Module 1-8 sind untereinander über nicht gezeigte Daten-/Signalleitungen verbunden, welche als Lichtwellenleiter ausgebildet sind. Die Daten und Signale werden über diese Lichtwellenleiter als digitale Information übertragen, so daß Störeinflüsse durch größere magnetische Felder etc. ausgeschlossen sind.
Mindestens die Fahrerkabinen 1,8 und die Antriebsmodule 2,7 und das Gerätemodul 4 sind darüber hinaus über ebenfalls nicht gezeigte elektrische Leitungen zur Energieversorgung mit dem Akkumulatormodul 5 verbunden. Sämtliche Leitungsanschlüsse der einzelnen Module 1-8 sind dabei als schnell lösbare Verbindungen ausgebildet, um ein einfaches Auftrennen der Leitungen für den Fall zu
ermöglichen, daß eines der Module 1-8 ersetzt, hinzugefügt oder entfernt wird.
Die endseitig der Triebkatze 1 angeordneten Kabinen 1,8 sind im wesentlichen baugleich. Sie umfassen jeweils einen Fahrersitz und alle zur Überwachung und Steuerung der Funktion der Triebkatze 1 und ihrer Module 1 bis 8 notwendigen Elemente, wie Fahrhebel, Not-Aus-Schalter, Schlüsselschalter etc. Darüber hinaus ist in den Fahrerkabinen ein beispielsweise durch ein LCD-Panel gebildetes, hier nicht dargestelltes Klartext-Display angeordnet . Auf diesem Display werden dem Führer der Triebkatze T beispielsweise Informationen über den Betriebszustand, mögliche Fehlerquellen und Hinweise zur Behebung dieser Fehler angezeigt .
Das Bremsmodul 3 umfaßt eine mechanisch auslösende, im Fall der Überschreitung einer Höchstgeschwindigkeit eingreifende Not- und Haltebremse, durch die ein Anhalten der Triebkatze T auch bei Ausfall der vom Akkumulatormodul 5 gelieferten elektrischen Energie gewährleistet ist.
Im Gerätemodul 4 sind die für die Überwachung, die Erfassung und die Anzeige der Betriebsdaten der Triebkatze T erforderlichen Einrichtungen zusammengefaßt.
Im Gerätemodul 4 können eine mechanisch betätigte Not- und Haltebremse, Einrichtungen zur Energieerzeugung, Überwachungs- und Steuereinrichtungen und desgleichen angeordnet sein. Diese Aggregate werden benötigt, um
Reparaturen vor Ort durchführen zu können oder um mit der Triebkatze mitgeführte Maschinen zu betreiben.
Das Akkumulatormodul 5 entspricht in seinem Aufbau herkömmlichen Batterieeinheiten, die in Verbindung mit gleichstrombetriebenen Batteriekatzen eingesetzt werden.
Auch die Tragmodule 6 entsprechen in ihrem Aufbau herkömmlichen Tragkatzen und sind beispielsweise als Hubbalken-Konstruktion für schwere Lasten ausgebildet. Ebenso können die Tragmodule 6 Kabinen für die Beförderung von Personen tragen.
Jedes der Antriebsmodule 2,7 weist ein Paar von Motoreinheiten 20,21 auf, die symmetrisch zur Schiene 11 nebeneinander angeordnet sind. Die Motoreinheiten 20,21 sind baugleich ausgeführt und umfassen jeweils einen Drehstrommotor 22, ein Getriebe 23 und ein als Reibrad ausgebildetes Antriebsrad 24. Der Drehstrommotor 22, das Getriebe 23 und das Antriebsrad 24 sind im wesentlichen koaxial zur Drehachse X des Drehstrommotors 22 angeordnet. Jeder Drehstrommotor 22 der Motoreinheiten 20,21 ist in der Lage, im Schubbetrieb, in dem keine Leistung zum Antrieb der Triebkatze T benötigt wird, als Generator elektrische Energie an das Akkumulatormodul 5 abzugeben.
Jede Motoreinheit 20,21 trägt darüber hinaus einen auf der Umfangsflache ihres Gehäuses angeordneten Anschaltkasten 25, in dem der für das Erzeugen eines Drehstroms aus dem von dem Akkumulatormodul 5 gelieferten Gleichstrom benötigte Umrichter und die elektrischen
Schaltungen zur Überwachung und Steuerung der jeweiligen Motoreinheit 20,21 enthalten sind.
Die Steuerungen der Motoreinheiten 20,21 sind über Steckverbindungen aneinander angeschlossen und umfassen eine sog. „elektronische Welle,,, über welche die Drehzahl der Drehstrommotoren 22 beider Motoreinheiten 20,21 aufeinander abgestimmt werden. Auf diese Weise findet eine Abstimmung der Drehzahlen beispielsweise bei Kurvenfahrten derart statt, daß das bei der Kurvenfahrt jeweils innen liegende Antriebsrad 24 langsamer von dem ihm zugeordneten Drehstrommotor 20 bzw. 21 angetrieben wird, als das außen liegende. Ebenso werden durch die Steuerung die durch Verschleiß unterschiedlichen Durchmesser und der Schlupf der Antriebsräder 24 an der Schiene 11 erfaßt und durch entsprechende Ansteuerung der Drehstrommotoren 22 ausgeglichen.
Eine weitere Funktion der Steuerungen besteht darin, im Fall des Schubbetriebs, beispielsweise bei Bergabfahrt, die von den Drehstrommotoren 22 gelieferte elektrische Energie an das Akkumulatormodul 5 weiterzuleiten.
Die Motoreinheiten 20,21 sind an den Wangen 26,27 einer Trageinheit 28 der Tragkatze 10 der Antriebsmodule 2,7 so angehängt, daß sie im wesentlichen vertikal ausgerichtet sind. Zu diesem Zweck sind die Motoreinheiten 20,21 im Bereich des Getriebes 23 mit den Wangen 26,27 in jeweils einem seitlich der jeweiligen Motoreinheit 20,21 angeordneten Gelenk 29 gelenkig verbunden, dessen Schwenkachse achsparallel zur Drehachse X angeordnet ist. An der dem jeweiligen Gelenk 29 gegenüberliegenden Seite
der Motoreinheiten 20,21 ist zwischen dem jeweiligen Motorgehäuse und der diesem zugeordneten Wange 26,27 jeweils ein Anpresszylinder 30 angeordnet. Dieser Anpresszylinder 30 ist mit der Steuereinrichtung der jeweiligen Motoreinheit 20,21 verbunden und drückt die Motoreinheit 20,21 in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, dem festgestellten Schlupf und dem Verschleißzustand der Antriebsräder 24 gegen den Steg der Schiene 11.
Neben den Motoreinheiten 20,21 trägt die Trageinheit 28 der Antriebsmodule 2,7 jeweils ein Paar von hydraulisch gelüfteten Not- und Haltebremsen 31,32, das bei Ausfall der elektrischen Energie oder bei einer Notlage die Triebkatze T ggf. gemeinsam mit dem mechanischen Bremsmodul 3 abbremst .
Schließlich sind an der Trageinheit 28 Widerstände 33 lösbar befestigt, durch welche von den im Schubbetrieb als Generatoren arbeitende Drehstrommotoren 22 gelieferte elektrische Energie, welche nicht mehr von dem Akkumulatormodul aufgenommen werden kann, in Wärmeenergie umgewandelt wird. Durch ihre lösbare Befestigung an der Tragplatte 28 können auch die Widerstände 33 im Falle eines Defekts ohne großen Aufwand gewechselt werden.
Aufgrund des modularen Aufbaus und der baulichen Selbstständigkeit jedes einzelnen Moduls 1-8 kann die Triebkatze T innerhalb kurzer Zeit den jeweiligen Anforderungen entsprechend zusammengestellt werden. Sollen beispielsweise an schwierigen Steigungsstrecken große Lasten transportiert werden, können innerhalb
kurzer Zeit zusätzliche Antriebsmodule 2,7 in den Modul- Verband der Triebkatze T aufgenommen werden. Ebenso ist es problemlos möglich, zusätzliche Akkumulatormodule 5 in die Triebkatze T einzufügen, wenn sehr weite Strecken zurückgelegt werden sollen.
Da auch die Antriebsmodule 2,7 selbst modular aufgebaut sind, können die einzelnen zu ihnen gehörenden Elemente beispielsweise im Fall eines Defekts leicht unabhängig voneinander ausgetauscht werden. Weist beispielsweise eine der Motoreinheiten 20,21 einen Schaden auf, so kann diese nach dem Lösen aller elektrischen Steckverbindungen durch Lösen ihrer Verbindung mit dem Anpresszylinder 30 von der Tragplatte 28 abgeschwenkt und durch anschließendes Entfernen des Gelenkbolzens des Gelenks 29 von der Tragplatte 28 abgetrennt werden. Entsprechend einfach ist die Befestigung einer neuen Motoreinheit 20,21.
Claims
P A T E N T A N S P R U C H E
Batteriebetriebene Triebkatze (T) für eine Einschienenbahn mit mindestens einem durch ein Akkumulatormodul (5) stromversorgten Antriebsmodul (2,7), welches mindestens eine von dem Antriebsmodul (2,7) abtrennbare Motoreinheit (20,21) umfaßt, die jeweils mindestens aus einem Getriebe (23) , einem Drehstrommotor (22) und einem Antriebsrad (24) gebildet ist, welches in Wirkverbindung mit einer Schiene (11) der Einschienenbahn steht.
Triebkatze nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Antriebsmodul (2,7) mindestens ein Paar von Motoreinheiten (20,21) umfaßt, daß jeweils eine Motoreinheit (20,21) dieses Paares einer Seite der Schiene (11) zugeordnet ist und daß die Motoreinheiten (20,21) unabhängig von einander von dem Antriebsmodul (2,7) abtrennbar sind.
Triebkatze nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Getriebe (23), der Drehstrommotor (22) und das Antriebsrad (24) jeder Motoreinheit (20,21) koaxial zueinander angeordnet sind.
4. Triebkatze nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Motoreinheiten (20,21) im wesentlichen vertikal angeordnet sind.
5. Triebkatze nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Motoreinheiten (21,21) jeweils einen Umrichter und eine Steuereinrichtung umfassen.
6. Triebkatze nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß eine Steuereinrichtung zum Abstimmen der Drehzahlen der Motoreinheiten (20,21) vorgesehen ist.
7. Triebkatze nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Abstimmung bei Kurvenfahrt in Abhängigkeit von der Kurvenkrümmung erfolgt .
8. Triebkatze nach einem der voranstehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Uberwachungseinrichtung, welche die Betriebsdaten der Motoreinheiten (20,21) überwacht.
9. Triebkatze nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß mittels der Motoreinheiten (20,21) elektrische Energie in das Akkumulatormodul (5) einspeisbar ist.
10. Triebkatze nach einem der voranstehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Einrichtungen (33) zur Umwandlung überschüssiger, von den Motoreinheiten (20,21) abgegebener Energie.
11. Triebkatze nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Antriebsräder (24) als Reibräder ausgebildet sind.
12. Triebkatze nach Anspruch 11, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Steuereinrichtung, welche den Schlupf zwischen Antriebsrad (24) und Schiene (11) jeder Motoreinheit
(20,21) überwacht, und durch Mittel zum Anpressen, welche das Antriebsrad (24) in Abhängigkeit von einem Signal der Steuereinrichtung an die Schiene (11) pressen.
13. Triebkatze nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Verbindungsleitungen steckbar ausgebildet sind.
14. Triebkatze nach einem der voranstehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der Fahrbetrieb mindestens zeitweise automatisch erfolgt .
15. Triebkatze nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß zur Übertragung von Daten der Überwachungs- und Steuereinrichtungen Lichtwellenleiter vorgesehen sind.
16. Triebkatze nach einem der voranstehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein Klartext-Display, welches die Betriebsdaten der Motoreinheiten (20,21) anzeigt.
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