Beschreibungdescription
Vorrichtung und Verfahren zur kontrollierten Stromabnahme zwischen einem Fahrdraht und einem gleisgebundenen, elektrisch betriebenen HochgeschwindigkeitsfahrzeugDevice and method for the controlled current draw between a contact wire and a track-bound, electrically operated high-speed vehicle
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontrollierten Stromabnahme zwischen einem Fahrdraht und einem gleisgebundenen, elektrisch betriebenen Hochgeschwindigkeitsfahrzeug, mit einem auf dem Fahrzeugdach angeordneten stromlinienförmigen Gehäuse zur Aufnahme einer Hubeinrichtung, an der eine eine Schleifleiste tragende, Hörner aufweisende Wippe eines Stromabnehmers befestigt ist, einem Isolator zum Halten und Isolieren des Stromabnehmers und einem Leiter zum Ableiten des vom Stromabnehmer aufgenommenen Stromes.The invention relates to a device for the controlled current draw between a contact wire and a track-bound, electrically operated high-speed vehicle, with a streamlined housing arranged on the vehicle roof for receiving a lifting device, to which a rocker-bearing rocker of a pantograph is attached, an insulator for Holding and isolating the pantograph and a conductor for deriving the current drawn by the pantograph.
Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zur kontrollierten Stromabnahme zwischen einem Fahrdraht und einem gleisgebundenen, elektrisch betriebenen Hochgeschwindigkeitsfahrzeuges, bei dem der vom Isolator gehaltene Stromabnehmer mit Schleifleiste und Wippe vertikal angehoben und abgesenkt wird.The invention also relates to a method for controlled current draw between a contact wire and a track-bound, electrically operated high-speed vehicle, in which the current collector held by the insulator is raised and lowered vertically with a contact strip and a rocker.
Die von Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeuge, erreichbare Maximalgeschwindigkeit wird bekanntlich durch die Stromabnahme vom Fahrdraht über den Stromabnehmer maßgeblich bestimmt, der gegen den Fahrdraht gedrückt wird. Es ergibt sich eine Kontaktkraft zwischen Fahrdraht und Stromabnehmer, die infolge der dynamischen Interaktion von Fahrdraht und Stromabnehmer beträchtlich variieren kann.
Die Größe dieser Kontaktkraft wird erheblich beeinflußt durch die Reibung zwischen den Schleifleisten und dem Fahrdraht, der Steifigkeit der Oberleitung, der örtlichen oder temporären Geometrieveränderungen durch unterschiedliche Fahrdrahthöhen, Zickzack-Verlegung des Fahrdrahtes, Abnutzung der Schleifleiste und des Fahrdrahtes, unterschiedliche aerodynamische Einflüsse infolge wechselnder Fahrrichtung und Fahrzeugformen, Wind und Fahrzeuggeschwindigkeit, Schwingungsverhalten des Stromabnehmers und des Fahrdrahtes sowie Änderung der Strömungsgeschwindigkeit bei Gegenverkehr in Tunneln.The maximum speed achievable by high-speed vehicles, in particular rail vehicles, is known to be decisively determined by the current draw from the contact wire via the pantograph which is pressed against the contact wire. There is a contact force between the contact wire and the pantograph which can vary considerably as a result of the dynamic interaction between the contact wire and the pantograph. The size of this contact force is significantly influenced by the friction between the contact strips and the contact wire, the rigidity of the overhead line, the local or temporary geometry changes due to different contact wire heights, zigzag laying of the contact wire, wear of the contact strip and contact wire, different aerodynamic influences due to changing direction of travel and vehicle shapes, wind and vehicle speed, vibration behavior of the pantograph and the contact wire as well as change in flow speed in oncoming traffic in tunnels.
Zur Regelung der Kontaktkraft in Abhängigkeit deutlicher Veränderungen der Fahrleitungshöhe auch bei hohen Geschwindigkeiten beschreibt die DE-A 30 33 449 einen zweistufigen Scherenstromabnehmer mit einer über die Stromabnehmerwippe an der Fahrleitung anliegenden, bezüglich dieser auf konstante Kontaktkraft geregelten oberen Schere, einer diese tragenden Hauptschere, einer ersten, der oberen Schere zugeordneten Stellvorrichtung, einer an diese zur Konstanthaltung der Kontaktkraft Stellsignale abgebenden Regelvorrichtung sowie einer zweiten, der zweiten Hauptschere zugeordneten Stellvorrichtung. Mit einer zweiten Regelvorrichtung werden zur Aufrechterhaltung eines im zeitlichen Mittel konstanten Stellweges des ersten Stellvorrichtung Stellsignale geliefert. Die Hauptschere ist nicht mehr verriegelt und ihre Stellung wird kontinuierlich so geregelt, daß der Stellweg der oberen Schere im Mittel konstant gehalten wird. Es tritt eine Arbeitsteilung zwischen den beiden Stufen des Scherenstromabnehmers derart auf, daß niederfrequente Schwingungen relativ großer Amplitude von der Hauptschere aufgenommen und ausgeregelt werden und hochfrequente Schwingungen relativ kleiner Amplitude von der der oberen Schere zugeordneten Stellvorrichtung verarbeitet werden. Dabei oszilliert die obere Schere innerhalb eines relativ engen Toleranzbereiches um einen im zeitlichen Mittel konstanten Stellweg. Die Regelung dieses bekannten Scherenstromabnehmers verläuft so, daß zunächst der zweiten, der Hauptschere zugeordneten Regelvorrichtung der Istwert des
Stellweges als Meßgröße zugeführt wird. Stellsignale für die zweite, der Hauptschere zugeordneten Stellvorrichtung werden dann aus der Abweichung dieser Istwerte von einem Sollwert gebildet, der dem anzustrebenden zeitlichen Mittel des Stellweges der ersten, der oberen Schere zugeordneten Stellvorrichtung entspricht. Bei in einer Richtung erfolgenden Änderung des Stellweges wird zunächst zur Konstanthaltung der Kontaktkraft zur Fahrleitung die obere Schere nachgeführt und dann die Hauptschere soweit nachgeregelt, daß der ursprüngliche Wert des Stellweges der ersten Stellvorrichtung wieder erreicht wird. Die hydraulischen Stellmotore dieser bekannten Lehre verkomplizieren die Konstruktion und sind letztendlich die Ursache dafür, daß sich dieser zweistufige Scherenstromabnehmer in der Praxis nicht durchsetzen konnte. Außerdem muß im Fall der Überbrückung großer Höhendifferenzen im Fahrbetrieb die Hauptschere vollkommen aufgestellt werden, so daß der von der oberen Schere getragene Miniaturstromabnehmer lediglich einen geringen Arbeitsbereich hat, der bei Geschwindigkeiten >250 km/h nicht ausreichend ist. Der vorgeschlagene Scherenstromabnehmer hat des weiteren den Nachteil, daß mit ihm nur die Höhendifferenzen ausregelbar sind, andere Einflußfaktoren auf die Kontaktkraft bleiben unberücksichtigt. Andererseits ist die Hauptschere auch nicht in der Lage hochfrequentere Kontaktkraftschwankungen wie sie im Hochgeschwindigkeitsbereich zwischen 250 bis 400 km/h auftreten, auszuregeln.To control the contact force as a function of significant changes in the contact line height even at high speeds, DE-A 30 33 449 describes a two-stage scissor pantograph with an upper pair of scissors, which is attached to the contact line via the pantograph rocker and is regulated with respect to this constant contact force first control device assigned to the upper scissors, a control device which emits control signals to keep the contact force constant and a second control device assigned to the second main scissors. Control signals are supplied with a second control device in order to maintain an average travel of the first control device which is constant over time. The main scissors are no longer locked and their position is continuously controlled so that the travel of the upper scissors is kept constant on average. There is a division of labor between the two stages of the scissor pantograph in such a way that low-frequency vibrations of a relatively large amplitude are absorbed and corrected by the main scissors and high-frequency vibrations of a relatively small amplitude are processed by the actuating device assigned to the upper scissors. The upper scissors oscillate within a relatively narrow tolerance range over a travel path that is constant over time. The control of this known scissor pantograph is such that the actual value of the second control device assigned to the main scissors is first Travel path is supplied as a measured variable. Actuating signals for the second actuating device assigned to the main scissors are then formed from the deviation of these actual values from a target value which corresponds to the desired time average of the actuating path of the first actuating device assigned to the upper scissors. If the travel is changed in one direction, the upper scissors are first adjusted to keep the contact force to the overhead contact line constant, and then the main scissors are readjusted to such an extent that the original value of the travel of the first actuating device is reached again. The hydraulic servomotors of this well-known teaching complicate the design and are ultimately the reason why this two-stage pantograph pantograph could not prevail in practice. In addition, in the case of bridging large differences in height when driving, the main scissors must be set up completely, so that the miniature pantograph carried by the upper scissors only has a small working range, which is not sufficient at speeds> 250 km / h. The proposed scissor pantograph also has the disadvantage that only the height differences can be regulated with it, other factors influencing the contact force are not taken into account. On the other hand, the main scissors are also unable to compensate for higher-frequency contact force fluctuations, such as occur in the high-speed range between 250 and 400 km / h.
Dieser bekannte zweistufige Scherenstromabnehmer verursacht außerdem im Hochgeschwindigkeitsbereich einen erheblichen Schalldruck.This well-known two-stage pantograph also causes considerable sound pressure in the high-speed range.
Diese Probleme versucht die Lehre nach der EP-A 0 649 767 dadurch zu lösen, daß auf dem Fahrzeugdach ein stromlinienförmiges starres Domgehäuse befestigt ist, das den unteren Teil des Stromabnehmers zusammen mit seinem an den unteren Füßen der beiden Isolatoren (Isolator und Leiter) angeordneten Schwenkmechanismus aufnimmt. Der Leiter und der Isolator sind in einem vorgegebenen Abstand
voneinander in Querrichtung des Fahrzeuges zueinander so versetzt angeordnet, daß eine Reduzierung des aerodynamischen Geräusches erreicht werden soll. Der Isolator oder der Leiter hat ferner einen stromlinienförmigen Querschnitt. Trotzdem der zweite Isolator (Leiter) im Bereich der Abrißkante der Luftströmung angeordnet wird, ist er in nicht unbeträchtlichem Maß an dem immer noch sehr hohen Schallpegel des gesamten Stromabnehmeraufbaus beteiligt. Durch die vergleichsweise starre Befestigung des Isolatorschaftes und Leiters hat dieser bekannte Stromabnehmer ein insgesamt unbefriedigendes Regelverhalten im Ausgleich der Kontaktkraftschwankungen und in der Überbrückung großer Höhendifferenzen.The teaching of EP-A 0 649 767 attempts to solve these problems by mounting a streamlined rigid dome housing on the vehicle roof, which arranges the lower part of the pantograph together with its on the lower feet of the two insulators (insulator and conductor) Includes swivel mechanism. The conductor and the insulator are at a predetermined distance offset from each other in the transverse direction of the vehicle so that a reduction of the aerodynamic noise is to be achieved. The insulator or conductor also has a streamlined cross section. Despite the fact that the second insulator (conductor) is arranged in the area of the trailing edge of the air flow, it is not inconsiderably involved in the still very high sound level of the entire pantograph construction. Due to the comparatively rigid attachment of the insulator shaft and conductor, this known current collector has an overall unsatisfactory control behavior in balancing out the fluctuations in contact force and in bridging large height differences.
Schließlich ist aus der EP-A 0 697 304 ein Stromabnehmer bekannt, der durch zwei senkrecht übereinander angeordnete hydraulische Hub- und Senkeinrichtungen in der Lage ist, Höhendifferenzen zwischen 100 bis 800 mm zu überbrücken. Der untere Teil des Stromabnehmers mit seinen Hub- und Senkeinrichtungen ist von einem Aufnahmedom umschlossen, wobei die untere der beiden Hub- und Senkeinrichtungen in den Wagenkörper integriert ist. Die Kontaktkraft oder die Distanz zwischen Schleifleiste und Fahrdraht wird ermittelt und mit dem ermittelten Wert die Vertikalbewegung der Hub- oder Senkeinrichtung geregelt. Bei großen Höhendifferenzen muß der Kopf des Stromabnehmers einschließlich der Isolatoren durch die Hub- und Senkeinrichtungen entsprechend aus dem Aufnahmedom ausgefahren werden, wodurch die beiden wiederum in Querrichtung versetzt angeordneten Isolatoren über den Dom hinausragen und einen entsprechenden Schallpegel verursachen. Die hydraulischen Hub- undFinally, a current collector is known from EP-A 0 697 304, which is able to bridge height differences between 100 to 800 mm by means of two hydraulic lifting and lowering devices arranged vertically one above the other. The lower part of the pantograph with its lifting and lowering devices is enclosed by a receiving dome, the lower of the two lifting and lowering devices being integrated in the car body. The contact force or the distance between the contact strip and contact wire is determined and the vertical movement of the lifting or lowering device is regulated with the determined value. In the event of large differences in height, the head of the pantograph, including the insulators, must be appropriately extended out of the receiving dome by the lifting and lowering devices, as a result of which the two insulators, which in turn are offset in the transverse direction, protrude beyond the dome and cause a corresponding sound level. The hydraulic lifting and
Senkeinrichtungen haben darüber hinaus einen beträchtlichen Platzbedarf, der einerseits durch die Integration in den Wagenkörper und andererseits durch die erhebliche Baulänge des Aufnahmedoms über zwei Wagenkörper geschaffen wurde. Dies führt zu einem komplizierten, aufwendigen und schweren Aufbau.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stromabnehmer der eingangs genannten Art zu entwickeln, der eine kontrollierte Stromabnahme durch eine Kraft- und/oder Lagerregelung im Hochgewschwindigkeitsbereich problemlos ermöglicht und zugleich die aerodynamischen Geräusche signifikant reduziert.Lowering devices also have a considerable amount of space, which was created on the one hand by the integration into the car body and on the other hand by the considerable length of the receiving dome over two car bodies. This leads to a complicated, complex and heavy structure. In this prior art, the object of the invention is to develop a pantograph of the type mentioned at the outset which enables controlled power take-off without problems by means of force and / or position control in the high-speed range and at the same time significantly reduces the aerodynamic noise.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 30 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved by a device of the aforementioned type with the characterizing features of claim 1 and by a method with the characterizing features of claim 30. Advantageous refinements can be found in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, große Ausfahrhöhen des Stromabnehmers zu realisieren und zugleich auch extreme Höhendifferenzen des Kettenwerkes zu überbrücken. Dadurch, daß der gesamte Hubmechanismus und der Isolator durch das Gehäuse auch im ausgefahrenen Zustand umhaust bleibt sowie nur ein einziger Isolator zur Anwendung kommt, werden die aerodynamischen Geräusche wirksam reduziert. Das den Stromabnehmer aufnehmende Gehäuse erreicht andererseits im eingefahrenen Zustand eine geringe Bauhöhe, ist wartungsarm und einfach auf dem Dach des Fahrzeuges zu montieren. Die aufwendige im Stand der Technik realisierte Domaufnahme kann vollständig entfallen. Andererseits ist die erfindungsgemäße Lösung problemlos in Domaufbauten vorhandener Fahrzeuge integrierbar.The device according to the invention makes it possible to realize large extension heights of the pantograph and at the same time to bridge extreme height differences of the chain assembly. The fact that the entire lifting mechanism and the isolator remain enclosed by the housing even in the extended state and only a single isolator is used reduce the aerodynamic noise effectively. On the other hand, the housing receiving the pantograph has a low overall height when retracted, is low-maintenance and is easy to install on the roof of the vehicle. The complex dome mount realized in the prior art can be completely dispensed with. On the other hand, the solution according to the invention can be easily integrated into the dome structures of existing vehicles.
Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher veranschaulicht werden.The invention will be illustrated in more detail in an exemplary embodiment with reference to the drawings.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßenShow it: Fig. 1 is a perspective view of the invention
Stromabnehmeraufbaus mit den Hauptkomponenten Cover, Cover- Dach, Isolator und Stromabnehmerkopf,Pantograph assembly with the main components cover, cover roof, insulator and pantograph head,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Stromabnehmers im ausgefahrenen Zustand gemäß Linie A-A der Fig. 1 ,2 is a sectional view of the pantograph according to the invention in the extended state according to line A-A of FIG. 1,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Stromabnehmers im eingefahrenen Zustand gemäß Linie A-A der Fig. 1 ,3 is a sectional view of the pantograph according to the invention in the retracted state along line A-A of FIG. 1,
Fig. 4 das Grundprinzip der Hubeinrichtung für normale Hubhöhen,4 shows the basic principle of the lifting device for normal lifting heights,
Fig. 5 einen Schnitt durch zwei mit Seilzug verbundene Cover-Segmente,5 shows a section through two cover segments connected by cable,
Fig. 6 eine Aufsicht der Fig. 5 mit schematischer Darstellung derFig. 6 is a plan view of FIG. 5 with a schematic representation of the
Seilzugbefestigung,Cable attachment,
Fig. 7 eine Aufsicht des elektromechanischen Antriebes in Form einesFig. 7 is a plan view of the electromechanical drive in the form of a
Kettenantriebes für die Hubeinrichtung,Chain drive for the lifting device,
Fig. 8 eine Ansicht des Wippe mit Schleifleiste,8 is a view of the rocker with contact strip,
Fig. 9 eine Draufsicht gemäß Fig. 8,9 is a plan view of FIG. 8,
Fig. 10 einen Schnitt durch den Wippenkörper gemäß Linie C-C der Fig. 8,10 shows a section through the rocker body according to line C-C of FIG. 8,
Fig.11 eine schematische Darstellung Ansicht der höhenvariablen11 shows a schematic representation of the height variable
Kabelführung zwischen Isolator/Stromabnehmer und fahrzeugseitiger Anschlußstelle,Cable routing between insulator / pantograph and vehicle connection point,
Fig. 12 die Seilzugführung mit Gaszugfeder nach Fig. 1 1 und
Fig. 13 die Seilzugführung mit Gaszugfeder nach Fig 11.Fig. 12, the cable guide with gas spring according to Fig. 1 1 and 13 shows the cable guide with gas tension spring according to FIG. 11.
Auf dem Dach 1 eines Hochgeschwindigkeitsfahrzeuges 2 ist wie in Fig. 1 gezeigt ein stromlinienförmiges Gehäuse 3 mit einem Grundrahmen 4 montiert. Dieses Gehäuses 3 kann Teil eines Dombaufbaus auf dem Fahrzeugdach sein, es kann aber auch direkt auf dem Dach montiert sein. Das Gehäuse 3 setzt sich nach Fig. 2 aus fünf teleskopartig ineinandergesteckten, rohrartig umlaufenden Cover-Segmenten 5 zusammen, von denen jeweils das innenliegende Cover-Segment am außenliegenden abgestützt und geführt ist. Das innere Cover-Segment ist zugleich als ein nach außen gewölbtes Cover-Dach 6 ausgebildet und deckt das Gehäuse 3 ab. In das gewölbte Cover-Dach 6 ist mittig eine Mulde 7 eingeformt, in deren Zentrum eine Öffnung 8 vorgesehen ist. Am inneren Cover-Dach 6 ist ein Dachrahmen 9 mit einer zur Öffnung 8 korrespondierenden Öffnung 10 eines Isolatorsträgers 12 befestigt, durch die ein Isolator 11 führbar ist. Der Isolator 11 ruht auf dem Isolatortäger 12, der symmetrisch zur Isolatorachse B-B jeweils endseitig eine Spindelmutter 13 trägt. In die Spindelmutter 13 greift eine senkrecht zum Dachrahmen 9 verlaufende, durch einen Elektromotor 14 über ein Zahnradgetriebe 15 angetriebene Spindel 16 ein. Die Drehbewegung des Motors wird über das Zahnradgetriebe 15 auf die Spindel 16 übertragen, die die Drehbewegung in eine vertikale Hubbewegung umsetzt und somit den Isolatorträger 12 mit dem Isolator 11 durch die Öffnung 8 aus- und einfährt.As shown in FIG. 1, a streamlined housing 3 with a base frame 4 is mounted on the roof 1 of a high-speed vehicle 2. This housing 3 can be part of a dome structure on the vehicle roof, but it can also be mounted directly on the roof. According to FIG. 2, the housing 3 is composed of five telescopically inserted, tubular circumferential cover segments 5, each of which the inner cover segment is supported and guided on the outer one. The inner cover segment is also designed as an outwardly curved cover roof 6 and covers the housing 3. A trough 7 is formed in the center of the arched cover roof 6 and an opening 8 is provided in the center thereof. On the inner cover roof 6, a roof frame 9 is fastened with an opening 10 of an insulator support 12 corresponding to the opening 8, through which an insulator 11 can be guided. The insulator 11 rests on the insulator support 12, which carries a spindle nut 13 at each end symmetrically to the insulator axis B-B. A spindle 16, which runs perpendicular to the roof frame 9 and is driven by an electric motor 14 via a gear transmission 15, engages in the spindle nut 13. The rotary movement of the motor is transmitted via the gear transmission 15 to the spindle 16, which converts the rotary movement into a vertical lifting movement and thus extends and retracts the insulator carrier 12 with the insulator 11 through the opening 8.
Elektromotor 14, Spindel 16, Spindelmutter 13 und Zahnradgetriebe 15 bilden einen hochfrequenten Antrieb 71.Electric motor 14, spindle 16, spindle nut 13 and gear transmission 15 form a high-frequency drive 71.
Wie in Fig. 5 und 6 zu erkennen ist, besitzt jedes der Cover-Segmente 5 eine untere, in das Gehäuseinnere gerichtete L-förmige anschlagartige Abwinklung 17 und eine obere, ebenfalls in das Innere gerichtete Abwinklung 18. Die untere Abwinklung 17 hat
einen gegenüber der oberen Abwinklung 18 etwas längeren Schenkel, der als Anschlag für das jeweils innere Cover-Segment dient. Im Bereich der unteren Abwinklung 17 ist innenseitig des Cover-Segmentes 5 eine Vertiefung 19 ausgebildet, die sich entlang des inneren Umfangs des Cover-Segments erstreckt. Die Cover- Segmente 5 bestehen aus einem Faserverbundmaterial, beispielsweise GFK, das im Bereich der Vertiefung 19 mit Inserts verstärkt ist. Die obere Abwinklung 18 ist mit einer Dichtlippe 70 versehen, die den Zwischenraum von innerem und äußerem Cover- Segment 5 gegen Feuchtigkeit abdichtet. Eine Umlenkeinrichtung 20, bestehend aus einer Seilführung 21 und Gleitrolle 22, ist innenseitig in diesem Teil der Vertiefung 19 positioniert.As can be seen in FIGS. 5 and 6, each of the cover segments 5 has a lower, L-shaped stop-like bend 17 directed into the interior of the housing and an upper bend 18 also directed towards the inside. The lower bend 17 has a leg slightly longer than the upper bend 18, which serves as a stop for the inner cover segment. In the area of the lower bend 17, a recess 19 is formed on the inside of the cover segment 5, which extends along the inner circumference of the cover segment. The cover segments 5 consist of a fiber composite material, for example GRP, which is reinforced with inserts in the region of the recess 19. The upper bend 18 is provided with a sealing lip 70 which seals the space between the inner and outer cover segment 5 against moisture. A deflection device 20, consisting of a cable guide 21 and roller 22, is positioned on the inside in this part of the recess 19.
Außenseitig ist etwa oberhalb der Drehachse der Gleitrolle 22 eine Einhängplatte 23 am Cover-Segment 5 verankert. Im Fall zweier ineinandergesteckter Cover-Segmente 5 liegt die Seilführung 21 etwa in senkrechter Flucht zur Einhängplatte und ist der Gleitrolle 22 vorgeordnet. Die Gleitrolle 22 ist am Insert drehbar gelagert. Dies stellt eine sichere Seilumlenkung sicher.On the outside, a suspension plate 23 is anchored to the cover segment 5 approximately above the axis of rotation of the sliding roller 22. In the case of two nested cover segments 5, the cable guide 21 is approximately perpendicular to the mounting plate and is arranged upstream of the sliding roller 22. The castor 22 is rotatably mounted on the insert. This ensures a safe rope deflection.
Wie Fig. 6 zeigt, ist ein Seil 24 mit seinem einen Ende in der Einhängplatte 23 unverlierbar eingehängt. Dieses Seil 24 verläuft von der Einhängplatte 23 zunächst in senkrechter Flucht zur Seilführung 21 und wird über die Gleitrolle 22 etwa waagerecht auf eine am Umfang des äußeren Cover-Segmentes tangential festgelegte Zugeinrichtung 25 umgelenkt. Die Zugeinrichtung 25 umfaßt eine Zugfeder 26 und ein Verankerungsteil 27, das ebenfalls an einem Insert festgelegt ist.As shown in FIG. 6, one end of a rope 24 is captively suspended in the mounting plate 23. This rope 24 initially runs from the suspension plate 23 in a vertical alignment to the rope guide 21 and is deflected by the slide roller 22 approximately horizontally onto a traction device 25 fixed tangentially on the circumference of the outer cover segment. The traction device 25 comprises a tension spring 26 and an anchoring part 27, which is also fixed to an insert.
Vier derartig aus Seil 24, Einhängplatte 23, Seilführung 21, Gleitrolle 22 und Zugeinrichtung 25 bestehende Seilzüge sind gleichmäßig über den Umfang der Cover- Segmente verteilt und verbinden jeweils ein inneres Cover-Segment mit einem äußeren Cover-Segment.Four such cables consisting of rope 24, suspension plate 23, rope guide 21, slide roller 22 and pulling device 25 are evenly distributed over the circumference of the cover segments and each connect an inner cover segment to an outer cover segment.
Der Dachrahmen 9 hat an ihren den Cover-Segmenten 5 zugeordneten Enden in den Innenraum des Gehäuses 3 gerichtete Befestigungslaschen 28 für die Befestigung der Hubeinrichtungen 29, mit denen das Cover-Dach 6 gehoben oder gesenkt wird (siehe Fig. 2 und 3). Die Hubeinrichtung 29 setzt sich aus vier scherenartigen Traggestellen
30 zusammen, von denen jeweils ein Traggestell aus zwei unteren Tragarmen 31 und 32 sowie einem oberen Tragarm 33 gebildet ist. Die beiden unteren Tragarme 31 und 32 sind mit einem Verschiebelager 34 versehen. Der obere Tragarm 33 ist mit seinem einen Ende schwenkbar an der Befestigungslasche 28 des Dachrahmens 9 ortsfest angelenkt, sein anderes Ende ist mit dem unteren Tragarm 31 über ein Gelenk 35 verbunden. Der andere untere Tragarm 32 ist über ein Gelenk 36 mit dem oberen Tragarm 33 durch einen Hebelarm 37 verbunden, der mit dem oberen Tragarm 33 an diesem ein weiteres Verschiebelagers 38 bildet. Die beiden Gelenke 35, 36 und Verschiebelager 34 und 38 schließen so ein Parallelogramm ein. In der vertikalen Flucht des am Dachrahmen 9 ortsfest befestigten oberen Tragarmes 33 befindet sich am Grundrahmen 4 eine Befestigungslasche 39, an der der Tragarm 31 schwenkbar, aber ortsfest festgelegt ist (siehe Fig.2) . Diese Hubeinrichtung ist beispielsweise besonders für große Ausfahrhöhen, vorzugsweise bis 2,8 m über Fahrzeugdachhöhe, geeignet. Für die Kompensation von normalen Hubhöhen, beispielsweise des Schnellbahnnetzes, besteht die Hubeinrichtung 29 aus mindestens zwei Traggestellen 30, die aus einem am Dachrahmen 9 schwenkbar angelenkten Tragarm 33 und einem am Grundrahmen 4 ebenfalls schwenkbar angelenkten Tragarm 32 besteht. Der Tragarm 32 ist mit seinem anderen Ende mit dem Tragarm 33 gelenkig verbunden,The roof frame 9 has at its ends assigned to the cover segments 5 in the interior of the housing 3 fastening tabs 28 for fastening the lifting devices 29 with which the cover roof 6 is raised or lowered (see FIGS. 2 and 3). The lifting device 29 is composed of four scissor-like support frames 30 together, of which a support frame is formed from two lower support arms 31 and 32 and an upper support arm 33. The two lower support arms 31 and 32 are provided with a sliding bearing 34. The upper support arm 33 is pivotally articulated at one end to the fastening tab 28 of the roof frame 9, the other end is connected to the lower support arm 31 via a joint 35. The other lower support arm 32 is connected via a joint 36 to the upper support arm 33 by a lever arm 37, which forms a further sliding bearing 38 with the upper support arm 33 thereon. The two joints 35, 36 and sliding bearings 34 and 38 thus include a parallelogram. In the vertical alignment of the upper support arm 33 fixedly attached to the roof frame 9, there is a fastening tab 39 on the base frame 4, on which the support arm 31 is pivotally but fixedly fixed (see FIG. 2). This lifting device is particularly suitable, for example, for large extension heights, preferably up to 2.8 m above the vehicle roof height. For the compensation of normal lifting heights, for example the high-speed rail network, the lifting device 29 consists of at least two support frames 30, which consists of a support arm 33 pivotably articulated on the roof frame 9 and a support arm 32 likewise articulated on the base frame 4. The support arm 32 is articulated at its other end to the support arm 33,
wobei wie in Fig. 4 prinzipäßig dargestellt, der Tragarm 32 die Länge L und der Tragarm 33 die Länge 2L hat. Der Anlenkpunkt des Tragarmes 32 am Tragarm 33 teilt diesen in zwei gleichlange Hebelarme und das Ende des Tragarmes 33 ist gegenüber dem Schwenkpunkt des Tragarmes 32 am Grundrahmen 4 linear verfahrbar, so daß sich der Tragarm 33 aufrichtet und das Cover-Dach 6 anhebt.4, in principle, the support arm 32 has the length L and the support arm 33 has the length 2L. The articulation point of the support arm 32 on the support arm 33 divides it into two lever arms of equal length and the end of the support arm 33 can be moved linearly relative to the pivot point of the support arm 32 on the base frame 4, so that the support arm 33 stands up and the cover roof 6 is raised.
Fig. 7 zeigt einen auf den Grundrahmen 4 montierten elektromechanischen Antrieb 40.7 shows an electromechanical drive 40 mounted on the base frame 4.
Dieser Antrieb besitzt zwei entlang den Längsseiten der Cover-Segmente 5 positionierte, parallel zueinanderliegende Führungsbahnen 41 für die Aufnahme eines zwischen zwei mit Wellen 42 versehenen Zahnkränzen geführten Kettenzuges 43 .
Beide Kettenzüge 43 sind angetrieben durch einen von einem Elektromotor bewegten Kettentrieb 44. Die Bewegung des Kettentriebes 44 wird auf die Wellen 42 der beiden Kettenzüge 43 übertragen. Das untere Ende des Tragarmes 32 ist beiderseits mit dem Kettenzug 43 verbunden, lagert in der Führungsbahn 41 auf und läßt sich somit bei Bewegung des Kettenantriebes 44 entlang der Führungsbahn 41 linear verschieben. Da der andere untere Tragarm 31 ortsfest gehalten ist, läßt sich bei Verschieben des unteren Endes des jeweils anderen Tragarmes 32 das gesamte Traggestell 30 über die Gelenke und Verschiebelager kontinuierlich heben oder senken. Der Kettentrieb 44 treibt synchron die parallelen Kettenzüge 43 an, so daß das Heben oder Senken aller vier Traggestelle 30 gleichmäßig erfolgt. Diese Hub- oder Senkbewegung wird auf das Cover-Dach 6 übertragen. Beim Heben des Cover-Daches 6 werden die einzelnen Cover-Segmente 5 von innen nach außen entgegen ihrer jeweiligen unter Federkraft stehenden Seilzüge teleskopartig ausgefahren. Beim Senken werden die Cover- Segmente 5 von außen nach innen durch die unter Federkraft stehenden Seilzüge eingefahren. Beim Einfahren legen sich die Tragarme der Traggestelle 30 nach innen um. Der Dachrahmen 9 des Cover-Daches 6 liegt bei vollständig eingefahrenen Traggestellen 30 auf dem Grundrahmen 4 des Gehäuses 3 auf.This drive has two guide tracks 41, which are positioned along the long sides of the cover segments 5 and are located parallel to one another, for receiving a chain hoist 43 guided between two sprockets 42 with shafts 42. Both chain hoists 43 are driven by a chain drive 44 moved by an electric motor. The movement of the chain drive 44 is transmitted to the shafts 42 of the two chain hoists 43. The lower end of the support arm 32 is connected on both sides to the chain hoist 43, is supported in the guideway 41 and can thus be displaced linearly when the chain drive 44 moves along the guideway 41. Since the other lower support arm 31 is held stationary, when the lower end of the other support arm 32 is moved, the entire support frame 30 can be continuously raised or lowered via the joints and displacement bearings. The chain drive 44 drives the parallel chain hoists 43 synchronously, so that the lifting or lowering of all four support frames 30 takes place evenly. This lifting or lowering movement is transmitted to the cover roof 6. When the cover roof 6 is lifted, the individual cover segments 5 are telescopically extended from the inside outward against their respective spring cables. When lowering, the cover segments 5 are retracted from the outside inwards by the spring cables. When retracting, the support arms of the support frames 30 fold inwards. The roof frame 9 of the cover roof 6 rests on the base frame 4 of the housing 3 when the support frames 30 are completely retracted.
Die Höhe der Cover-Segmente 5 entspricht ungefähr der Isolatorhöhe, wobei der Isolatorkopf aus der Öffnung 8 ragt (siehe Fig. 5).The height of the cover segments 5 corresponds approximately to the insulator height, the insulator head protruding from the opening 8 (see FIG. 5).
Der Isolator 11 ist starr auf dem Isolatorträger 12 befestigt. Wie Fig. 8 und 9 zeigt, trägt der obere Isolatorflansch 45 eine Wippe 46 mit stromlinienförmigem Wippenkörper 47, in dem die Schleifleiste 48 gelagert ist.The insulator 11 is rigidly attached to the insulator support 12. As shown in FIGS. 8 and 9, the upper insulator flange 45 carries a rocker 46 with a streamlined rocker body 47, in which the contact strip 48 is mounted.
Zwischen der Schleifleiste 48 und dem Isolatorflansch 45 befindet sich eine Feder- Dämpfereinheit 49 (siehe Fig. 9 und 10). Diese Feder-Dämpfereinheit 49 setzt sich aus zwei etwa in der Breite der Schleifleiste 48 beabstandete iaschenartige, jeweils zwei zueinander senkrechte stehende, miteinander verbundene Hebelarme 51 und 52 aufweisende, einstückige Hebel 50 zusammen. Beide Hebelarme 51 und 52 sind
gemeinsam um einem festen Drehpunkt Dp drehbar, wobei der gegenüber dem Hebelarm 52 etwas längere Hebelarm 51 mit seinem leicht abgewinkelten Ende an der Schleifleistenhalterung 53 schwenkbar angelenkt ist. Der kürzere Hebelarm 52 ist anderenends an einer Zugfeder 54 befestigt, die einstellbar am Isolatorflansch 45 festgelegt ist. Zwischen den beiden parallel zueinander gelegenen Hebeln 50 ist ein hydraulischer Drehdämpfer 55 befestigt, dessen Betätigungsglied 56 in ein im Hebel 50 eingearbeitetes Langloch 57 eingreift. Die Zugfeder 54 veranlaßt bei einerA spring-damper unit 49 is located between the contact strip 48 and the insulator flange 45 (see FIGS. 9 and 10). This spring-damper unit 49 is composed of two, one-piece levers 50, spaced apart approximately at the width of the contact strip 48, each having two mutually perpendicular, interconnected lever arms 51 and 52. Both lever arms 51 and 52 are rotatable together about a fixed pivot point Dp, the lever arm 51, which is somewhat longer than the lever arm 52, is pivotably articulated with its slightly angled end on the contact strip holder 53. The shorter lever arm 52 is attached at the other end to a tension spring 54 which is adjustably fixed on the insulator flange 45. A hydraulic rotary damper 55 is fastened between the two levers 50 located parallel to one another, the actuating member 56 of which engages in an elongated hole 57 machined in the lever 50. The tension spring 54 causes one
Krafteinwirkung auf die Schleifleiste 48 eine Drehbewegung des Hebels 50, so daß der leicht abgewinkelte Hebelarm 51 eine Schwenk- bzw. Drehbewegung ausführt. Diese Drehbewegung wird nachhaltig durch den Drehdämpfer 55 aufgefangen und gedämpft. Die Zugfedern 54 haben ein sehr geringe Steifheit. Diese Feder-Dämpfereinheit 49 ermöglicht ausschließlich eine vertikale Einfederung. Die starre Befestigung des Wippenkörpers 47 am Isolator 11 stellt sicher, daß die Windlast vom stromlinienförmigen Wippenkörper aufgenommen wird und nur ein sehr geringer aerodynamischer Anteil von der Schleifleiste entfällt.The force on the contact strip 48 causes the lever 50 to rotate, so that the slightly angled lever arm 51 performs a pivoting or rotating movement. This rotary movement is sustainably absorbed and damped by the rotary damper 55. The tension springs 54 have a very low stiffness. This spring-damper unit 49 only enables vertical deflection. The rigid attachment of the rocker body 47 to the insulator 11 ensures that the wind load is absorbed by the streamlined rocker body and only a very small aerodynamic portion of the contact strip is eliminated.
Die Wippe 46 ist mit Hörnern 58 (Fig. 8) versehen, die durch einen im Wippenkörper 47 montierten pneumatischen Antrieb 59 auf unterschiedliche Wippenbreiten, beispielsweise 1950mm und 1600 mm, einstellbar sind.The rocker 46 is provided with horns 58 (FIG. 8), which can be adjusted to different rocker widths, for example 1950 mm and 1600 mm, by a pneumatic drive 59 mounted in the rocker body 47.
Im Cover-Dach 6 befinden sich wie in Fig. 1 prinzipiell gezeigt nach innen öffnende, in Längsrichtung des Gehäuses 3 positionierte Klappen 60, in die die Hörner 58 eintauchen können, wenn die Wippe 46 um 90° in Längsrichtung des Gehäuses 3 um ihre vertikale Achse gedreht und abgesenkt ist.In the cover roof 6, as shown in principle in FIG. 1, there are flaps 60 which open inwards and are positioned in the longitudinal direction of the housing 3 and into which the horns 58 can dip when the rocker 46 is at 90 ° in the longitudinal direction of the housing 3 about its vertical Axis rotated and lowered.
Das zwischen Isolator 11 und nicht dargestellter Anschlußstelle am Fahrzeug 2 verlegte Hochspannungsskabel 61 (siehe Fig. 11-13) verläuft in vertikaler Flucht wendelartig etwa annähernd um die verlängerte Isolatorachse auf das Dach des Fahrzeuges zu und wird durch einen Seilzug 62 gehalten. An der Öffnung 10 des Isolatorträgers 12 ist eine Rollenaufnahme 63 (Fig. 13) angeflanscht, mit der ein Lagerbock 64 gehalten ist. Der Lagerbock 64 nimmt eine Welle 65 mit zwei nebeneinander gelegenen Seilrollen 66 auf. Um jede Seilrolle 66 ist ein Seil 67 unter
180° Umlenkung geführt, dessen beide Seilenden in vertikaler Flucht zu zwei am Grundrahmen 4 befestigten Umlenkrollen 68 führen, die die Seilenden des Seiles 67 zu einer Gaszugfeder 69 extrem großer Länge führen. Das Seil 67 bildet so einen Seilzug 72, der unter einer Zugkraft gehalten ist, die bei Aus- und Einfahren der Hubeinrichtung 29 das Hochspannungskabel 61 immer gestrafft hält.The high-voltage cable 61 (see FIGS. 11-13), which is laid between the insulator 11 and the connection point (not shown) on the vehicle 2, runs in a spiral alignment approximately approximately around the elongated insulator axis toward the roof of the vehicle and is held by a cable pull 62. At the opening 10 of the insulator support 12, a roller seat 63 (FIG. 13) is flanged, with which a bearing block 64 is held. The bearing block 64 receives a shaft 65 with two rope pulleys 66 lying next to one another. A rope 67 is underneath each pulley 66 180 ° deflection, the two rope ends in vertical alignment lead to two deflection pulleys 68 attached to the base frame 4, which lead the rope ends of the rope 67 to a gas tension spring 69 of extremely great length. The cable 67 thus forms a cable pull 72 which is held under a tensile force which always keeps the high-voltage cable 61 taut when the lifting device 29 is extended and retracted.
Die Seile 67 bestehen aus nichtleitendem Material, beispielsweise Kunststoff.The ropes 67 are made of non-conductive material, for example plastic.
Die auf die Schleifleiste 48 einwirkende Anpreßkraft ist eine komplexe Größe, welche infolge der Fahrzeuggeschwindigkeit , der Windintensität und -richtung, der Lage des den Fahrdraht führenden Kettenwerkes und dessen Stromabnehmer-, reibungs- und windinduzierten Schwingungen und der Relativbewegung des Fahrzeuges ständigen Veränderungen unterworfen ist. In der ersten aktiven Regelungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahren werden die Höhendifferenzen des KettenwerkesThe contact pressure acting on the contact strip 48 is a complex variable, which is subject to constant changes due to the vehicle speed, the wind intensity and direction, the position of the catenary chain guiding the contact wire and its pantograph, friction and wind-induced vibrations and the relative movement of the vehicle. In the first active control stage of the method according to the invention, the height differences of the chain work
kompensiert. Die Kompensation erfolgt mit einem elektromechanischen Antrieb, beispielsweise einem Kettenantrieb, der Höhendifferenzen des Kettenwerkes zwischen 4,8 bis 6,3m und vertikale Kettenoszillationen mit Amplituden >50mm im Frequenzbereich unter 3Hz ausgleicht. Der Kettenantrieb setzt eine entsprechende Horizontalbewegung in eine Vertikalbewegung der im Gehäuse 3 gekapselten Hubeinrichtungen 29 um. Relativ zu dieser in der ersten Regelstufe stattfindenden Vertikalbewegung oszilliert zeitgleich der Stromabnehmer (Isolator, Wippe, Kabel) in einer zweiten aktiven Regelungsstufe in einem Vertikalhub von maximal ±50mm in einem Frequenzbereich bis 15Hz. Die Hubbewegung der zweiten Regelungsstufe wird durch einen hochfrequenten Aktuator, beispielsweise einem elektromotorischen Linearantrieb, erzeugt.compensated. The compensation takes place with an electromechanical drive, for example a chain drive, which compensates for height differences of the chain between 4.8 to 6.3 m and vertical chain oscillations with amplitudes> 50 mm in the frequency range below 3 Hz. The chain drive converts a corresponding horizontal movement into a vertical movement of the lifting devices 29 encapsulated in the housing 3. Relative to this vertical movement taking place in the first control stage, the pantograph (isolator, rocker, cable) oscillates simultaneously in a second active control stage in a vertical stroke of max. ± 50mm in a frequency range up to 15Hz. The stroke movement of the second control stage is generated by a high-frequency actuator, for example an electromotive linear drive.
Die hochfrequenten Vibrationen zwischen Fahrdraht und Schleifleiste werden in einem quasi-zeitgleichen weiteren Schritt durch Entkoppeln der Kräfte zwischen Schleifleiste und Stromabnehmer aufgenommen und gedämpft.
Liste der Bezugszeichen:The high-frequency vibrations between contact wire and contact strip are absorbed and damped in a quasi-simultaneous further step by decoupling the forces between contact strip and pantograph. List of reference numerals:
1 Dach1 roof
2 Hochgeschwindigkeitsfahrzeug2 high speed vehicle
3 Gehäuse3 housing
4 Grundrahmen4 base frames
5 Cover-Segmente5 cover segments
6 Cover-Dach6 cover roof
7 Mulde in 67 well in 6
8 Öffnung in 68 opening in 6
9 Dachrahmen9 roof frames
10 Öffnung in Isolatorträger10 Opening in insulator carrier
11 Isolator11 isolator
12 Isolatorträger12 insulator supports
13 Spindelmutter13 spindle nut
14 Elektromotor14 electric motor
15 Zahnradgetriebe15 gear transmission
16 Spindel16 spindle
17 untere Abwinklung von 517 lower deviation from 5
18 obere Abwinklung von 518 upper deviation from 5
19 Vertiefung19 deepening
20 Umlenkeinrichtung20 deflection device
21 Seilführung21 rope guide
22 Gleitrolle22 roller
23 Einhängplatte23 suspension plate
24 Seil24 rope
25 Zugeinrichtung25 drawbar
26 Zugfeder26 tension spring
27 Verankerungsteil27 anchoring part
28 Befestigungslaschen28 fastening straps
29 Hubeinrichtung29 lifting device
30 Traggestelle30 frames
31 unterer Tragarm31 lower support arm
32 unterer Tragarm32 lower support arm
33 oberer Tragarm33 upper support arm
34 Verschiebelager34 sliding bearings
35 Gelenk35 joint
36 Gelenk36 joint
37 Hebelarm37 lever arm
38 Verschiebelager38 sliding bearing
39 Befestigungslaschen39 fastening straps
40 elektromechanischer Antrieb40 electromechanical drive
41 Führungsbahn41 guideway
42 Wellen
43 Kettenzug42 waves 43 chain hoist
44 Kettenantrieb44 chain drive
45 Isolatorflansch45 insulator flange
46 Wippe46 seesaw
47 Wippenkörper47 rocker body
48 Schleifleiste48 contact strip
49 Feder-Dämpfereinheit49 spring damper unit
50 Hebel50 levers
51 Hebelarm51 lever arm
52 Hebelarm52 lever arm
53 Schleifleistenhalterung53 Contact strip holder
54 Zugfeder54 tension spring
55 Drehdämpfer55 rotary damper
56 Betätigungsglied56 actuator
57 Langloch in 5157 slot in 51
58 Hörner58 horns
59 pneumatischer Antrieb59 pneumatic drive
60 Klappe in 660 flap in 6
61 Hochspannungskabel, Leiter61 high-voltage cables, conductors
62 Seilzug62 cable
63 Rollenaufnahme63 reel seat
64 Lagerbock64 bearing block
65 Welle in 6565 wave in 65
66 Seilrolle66 pulley
67 Seil67 rope
68 Umlenkrolle68 pulley
69 Gaszugfeder69 Throttle cable
70 Dichtlippe70 sealing lip
71 hochfrequenter Antrieb71 high-frequency drive
72 Seilzug72 cable
B-B IsolatorachseB-B isolator axis
L Länge des Tragarmes 32L length of the support arm 32
Dp DrehpunktDp pivot point
-13 Blatt Zeichnungen—
-13 sheets of drawings