WO2000032437A1 - Stromabnehmer für elektrisch betriebene schienenfahrzeuge - Google Patents

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Werner Brand
Wolfgang Waldi
Hans-Jürgen Weidemann
Johannes Kremlacek
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    • B60L2270/14—Emission reduction of noise
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Definitions

  • the invention relates to a current collector for electrically operated rail vehicles with a streamlined rocker body carrying a contact strip arrangement, designed as a housing and having horns, which is rigidly fastened to the insulator flange of an insulator.
  • 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.
  • the pantograph head is surrounded by a lightweight, wing-shaped flow stabilizing casing made of insulating material, from which the contact strips of the pantograph protrude.
  • a grinding shoe support system for railcars pantographs which consists of a grinding shoe with an elliptical or spherical cross section, the longitudinal axis of which is in the direction of travel, a grinding piece mounted on the grinding shoe, which touches the contact wire, a pressing device which the contact strip presses against the contact wire, a support spring which gives the suspension of the axis of rotation of the grinding shoe and a damper which dampens the movements of the axis of rotation of the grinding shoe.
  • the invention has for its object to significantly reduce the space for the pantograph head while reducing noise and wear on the contact strip.
  • the device according to the invention makes it possible to compactly accommodate the rocker with all the components in the streamlined housing of the rocker body in a very small space. This also ensures a noticeably lower sound emission.
  • a major advantage of the invention is that the contact strip is subject to much less wear due to the much lower mass of the pantograph and is able to compensate for high-frequency vibrations of the contact wire without tearing.
  • pantograph according to the invention is equally applicable for applications in the high and low speed range, so that inexpensive retrofitting of pantographs already in use is possible without major changes.
  • 1 is a perspective view of the rocker body with contact strip and insulator
  • 2 is a side view of the rocker with contact strip
  • Fig. 3 is a plan view of FIG. 2 and
  • an insulator 1 On the roof of a high-speed vehicle, an insulator 1 is rigidly attached to an insulator support 2, as indicated in FIGS. 1 and 2.
  • the insulator flange 3 carries a rocker 4 with a streamlined rocker body 5, in which the contact strip 6 is mounted.
  • a spring-damper unit 7 is located between the contact strip 6 and the insulating flange 3 (see FIGS. 3 and 4).
  • This spring-damper unit 7 is composed of two one-piece angle levers 10 which are spaced apart approximately in the width of the contact strip 6 and each have two mutually perpendicular, interconnected lever arms 8 and 9. Both lever arms 8 and 9 can be rotated together about a fixed pivot point D p , the lever arm 8, which is somewhat longer than the lever arm 9, is pivotably articulated with its slightly angled end on the contact strip arrangement 11. The shorter lever arm 9 is attached at the other end to a tension spring 12 which is adjustably fixed on the insulator flange 3.
  • a hydraulic rotary damper 13 is fastened between the two mutually parallel angle levers 10, the actuating member 14 of which engages in an elongated hole 15 machined in the angle lever 10.
  • the tension spring 12 causes a rotational movement of the angle lever 10 when a force is exerted on the contact strip 6, so that the slightly angled lever arm 8 executes a pivoting or rotating movement in the direction of the contact strip arrangement 11. This rotary movement is sustainably absorbed and damped by the rotary damper 13.
  • the tension springs 12 have a very low stiffness.
  • This spring damper unit 7 enables only vertical deflection.
  • the rigid attachment of the rocker body 5 to the insulator 1 ensures that the wind load is absorbed by the streamlined rocker body and that only a very small aerodynamic portion is omitted from the contact strip.
  • the rocker 4 is provided with horns 16 (FIG. 1) which can be adjusted to different rocker widths, for example 1950 mm and 1600 mm, by a pneumatic drive 17 mounted in the rocker body 5.

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bauraum für den Stromabnehmerkopf unter gleichzeitiger Senkung der Geräuschemission und des Verschleißes an der Schleifleiste merklich zu reduzieren. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wippe (4) aus mindestens zwei parallel zum Fahrdraht ausgerichteten, miteinander einen Winkel einschließenden, senkrecht zueinander gestellten einstückigen Hebelarmen (8, 9) unterschiedlicher Länge gebildeten Winkelhebel (10) zusammengesetzt ist, die jeweils gegen eine etwa senkrecht am kürzeren Hebel (9) angreifende Zugfeder (12) geringer Steifheit um einen gemeinsamen festen Drehpunkt schwenkbar angeordnet ist. Der längere Hebelarm (8) drückt direkt gegen die Schleifleistenanordnung und bewegt diese beim Heben und Senken in annähernd vertikaler Richtung auf einem Kreisbahnabschnitt mit sehr großem Durchmesser. Zwischen den Winkelhebeln (10) ist ein hydraulischer Drehdämpfer (13) angeordnet, der in Wirkverbindung mit den Winkelhebeln steht.

Description

Beschreibung
Stromabnehmer für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge mit einem eine Schleifleistenanordnung tragenden, als Gehäuse ausgebildeten, Hörner aufweisenden, stromlinienförmigen Wippenkörper, der starr auf dem Isolatorflansch eines Isolators befestigt ist.
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.
Diese komplexen Einflüsse führen insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten zu starken Schwankungen der Kontaktkräfte und damit zu Unterbrechungen der elektrischen Energiezufuhr. Diese Probleme versucht die Lehre nach der DE-A 28 30 027 dadurch zu lösen, daß die dem Luftstrom ausgesetzten Teile des Stromabnehmers mit strömungstabilisierenden Umkleidungen versehen sind, wobei der
Stromabnehmerkopf von einer in Leichtbauweise aus Isoliermaterial hergestellten, tragflügelartig ausgebildeten Strömungsstabilisierenden Umkleidung umgeben ist, aus der die Schleifleisten des Stromabnehmers herausragen.
Aus der JP-A 274304-1995 ist ein Schleifschuhtragsystem für Eisenbahntriebwagen- Stromabnehmer bekannt, der aus einem Schleifschuh mit elliptischen oder kugelförmigem Querschnitt, dessen Längsachse in Fahrtrichtung liegt, einem oben auf dem Schleifschuh montierten Schleifstück, das den Fahrdraht berührt, einer Anpreßvorrichtung, die das Schleifstück an den Fahrdraht anpreßt, einer Stützfeder, die dem Drehachsenbereich des Schleifschuhs die Federung gibt und einem Dämpfer, der die Bewegungen des Drehachsenbereiches des Schleifschuhs dämpft, besteht. Durch die Anbringung einer Fahrtwindstabiliserungsplatte am Schleifschuh hinten wird der Kontaktpunkt zum Fahrdraht hinter die Drehachse des Schleifschuhs und der Fahrtwindmittelpunkt des Schleifschuhs hinter dem Kontaktpunkt zum Fahrdraht gelegt.
Es ist auch bekannt, das Schleifstück eines Stromabnehmers im Stromabnehmerkopf entweder starr am oder vertikal direkt federgelagert im Stromabnehmerkopf anzuordnen (EP-A 0 635 392, JP-A 7123508, EP-A 0 697 304, DE-A 195 40 914) . Allen diesen bekannten Stromabnehmern ist der Nachteil gemeinsam, daß sie einen verhältnismäßig großen Bauraum beanspruchen, materialintensiv sind und auch zu hohen Schallemissionen führen. Die starre Anordnung der Schleifleiste im Stromabnehmerkopf ist nur bedingt geeignet, hochfrequente Schwingungen des Fahrdrahtes aufnehmen. Die große Masse des Schleifstückträgers führt bei hohen Geschwindigkeiten einerseits zu hohem Verschleiß und andererseits infolge des hohen Auftriebes zur Gefahr des Abspringens vom Fahrdraht, wodurch Lichtbogen entstehen, die zur Beschädigung des Schleifstückes führen können. Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Bauraum für den Stromabnehmerkopf unter gleichzeitiger Senkung der Geräuschemission und des Verschleißes an der Schleifleiste merklich zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, die Wippe mit allen Bauteilen im stromlinienförmigen Gehäuse des Wippenkörpers auf engstem Raum kompakt unterzubringen. Dies gewährleistet zugleich eine merklich geringere Schallemission. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die weit geringere Masse des Stromabnehmers die Schleifleiste einem weitaus geringerem Verschleiß unterliegt und in der Lage ist, hochfrequente Schwingungen des Fahrdrahtes ohne Abriß zu kompensieren.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der erfindungsgemäße Stromabnehmer gleichermaßen für Anwendungen im Hoch- und Niedriggeschwindigkeitsbereich anwendbar ist, so daß eine kostengünstige Nachrüstung bereits im Einsatz befindlicher Stromabnehmer ohne große Änderungen möglich ist.
Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher veranschaulicht werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Wippenkörpers mit Schleifleiste und Isolator, Fig. 2 eine Seitenansicht des Wippe mit Schleifleiste,
Fig. 3 eine Draufsicht gemäß Fig. 2 und
Fig. 4 einen Schnitt durch den Wippenkörper gemäß Linie A-A der Fig. 3,
Auf dem Dach eines Hochgeschwindigkeitsfahrzeuges ist wie in Fig. 1 und 2 angedeutet ein Isolator 1 starr auf einem Isolatorträger 2 befestigt. Der Isolatorflansch 3 trägt eine Wippe 4 mit einem stromlinienförmigen Wippenkörper 5, in dem die Schleifleiste 6 gelagert ist.
Zwischen der Schleifleiste 6 und dem Isoiatorflansch 3 befindet sich eine Feder- Dämpfereinheit 7 (siehe Fig. 3 und 4). Diese Feder-Dämpfereinheit 7 setzt sich aus zwei etwa in der Breite der Schleifleiste 6 beabstandete laschenartige, jeweils zwei zueinander senkrechte stehende, miteinander verbundene Hebelarme 8 und 9 aufweisende, einstückige Winkelhebel 10 zusammen. Beide Hebelarme 8 und 9 sind gemeinsam um einem festen Drehpunkt Dp drehbar, wobei der gegenüber dem Hebelarm 9 etwas längere Hebelarm 8 mit seinem leicht abgewinkelten Ende an der Schleifleistenanordnung 11 schwenkbar angelenkt ist. Der kürzere Hebelarm 9 ist anderenends an einer Zugfeder 12 befestigt, die einstellbar am Isolatorflansch 3 festgelegt ist. Zwischen den beiden parallel zueinander gelegenen Winkelhebeln 10 ist ein hydraulischer Drehdämpfer 13 befestigt, dessen Betätigungsglied 14 in ein im Winkelhebel 10 eingearbeitetes Langloch 15 eingreift. Die Zugfeder 12 veranlaßt bei einer Krafteinwirkung auf die Schleifleiste 6 eine Drehbewegung der Winkelhebel 10, so daß der leicht abgewinkelte Hebelarm 8 eine Schwenk- bzw. Drehbewegung in Richtung der Schleifleistenanordnung 11 ausführt. Diese Drehbewegung wird nachhaltig durch den Drehdämpfer 13 aufgefangen und gedämpft. Die Zugfedern 12 haben ein sehr geringe Steifheit. Diese Feder-Dämpfereinheit 7 ermöglicht ausschließlich eine vertikale Einfederung. Die starre Befestigung des Wippenkörpers 5 am Isolator 1 stellt sicher, daß die Windlast vom stromlinienförmigen Wippenkörper aufgenommen wird und nur ein sehr geringer aerodynamischer Anteil von der Schleifleiste entfällt.
Die Wippe 4 ist mit Hörnern 16 (Fig. 1) versehen, die durch einen im Wippenkörper 5 montierten pneumatischen Antrieb 17 auf unterschiedliche Wippenbreiten, beispielsweise 1950mm und 1600 mm, einstellbar sind.
Liste der Bezugszeichen:
1 Isolator
2 Isolatorträger
3 Isolatorflansch
4 Wippe
5 Wippenkörper
6 Schleifleiste
7 Feder-Dämpfereinheit
8 langer Hebelarm
9 kurzer Hebelarm
10 Winkelhebel
11 Schleifleistenhalterung
12 Zugfeder
13 Drehdämpfer
14 Betätigungsglied
15 Langloch
16 Hörn
17 pneumatischer Antrieb
Dp Drehpunkt
-4 Blatt Zeichnungen —

Claims

Patentansprüche
1. Stromabnehmer für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge, mit einem eine Schleifleistenanordnung tragenden, als Gehäuse ausgebildeten, Hörner aufweisenden Wippenkörper, der starr auf dem Isolatorkörper befestigt ist, und mit einer im Gehäuse angeordneten Wippe, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (4) aus mindestens zwei parallel zum Fahrdraht ausgerichteten, miteinander einen Winkel einschließenden, senkrecht zueinander gestellten einstückigen Hebelarmen (8;9) unterschiedlicher Länge gebildeten Winkelhebel (10) zusammengesetzt ist, die jeweils gegen eine etwa senkrecht am kürzeren Hebel (9) angreifende Zugfeder (12) geringer Steifheit um einen gemeinsamen festen Drehpunkt (Dp) schwenkbar angeordnet sind, wobei der längere Hebelarm (8) direkt gegen die Schleifleistenanordnung (11) drückend anliegt und diese in annähernd vertikaler Richtung auf einem Kreisbahnabschnitt mit sehr großem Durchmesser beim Heben und Senken bewegt, und daß zwischen den Winkelhebeln (10) ein hydraulischer Drehdämpfer (13) angeordnet ist, der in Wirkverbindung mit den Winkelhebeln (10) steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in den längeren Hebelarmen ( 8) des Winkelhebels (10) zueinander fluchtende Langlöcher (15) ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung zwischen Drehdämpfer (13) und den Winkelhebeln (10) aus ein in die Langlöcher (15) kulissenartig eingreifende Betätigungsglied (14) besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichent, daß der längere Hebelarm (9) mit einem gegen die Schleifleistenhalterung abgewinkelten Ende versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Winkelhebel (10) aus Stanzblech bestehen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des hydraulischen Drehdämpfers (13) ein mechanischer Drehdämpfer vorgesehen ist, der aus Hebelarmen besteht, welche einerends in senkrechter Flucht zum gemeinsamen Drehpunkt (Dp) am kürzeren Hebelarm (9) um einen weiteren festen Drehpunkt schwenkbar und anderenends an der Schleifleistenhalterung unterhalb des Anlenkpunktes des längeren Hebelarmes (8) schwenkbar angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zugfedern (12) am Isolatorflansch (3) verstellbar befestigt sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Wippenkörpers aus GFK- oder CFK- Verbundwerkstoffen besteht.
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