WO2012041978A2 - System zur energieversorgung einer an einem fahrweg für elektrische triebfahrzeuge angeordneten, elektrisch betriebenen anlage - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a system for supplying energy to a arranged on a route for electric traction vehicles, electrically operated system.
- the invention is therefore based on the object to provide an energy supply system of the type mentioned, which requires less investment and maintenance costs.
- the energy supply system comprises a stationary energy storage for providing electrical energy to be fed into the system and a device for transmitting electrical energy from a traction vehicle passing the stationary energy store into the stationary energy store.
- the stationary energy storage for example, electrical double-layer capacitors have as memory ⁇ cherzellen that can store and deliver energy very quickly. In addition to their favorable price-performance ratio, these memory cells are characterized by low maintenance. Finally, they allow the energy content of a stationary energy store to be easily scaled or cascaded. By supplying the stationary energy storage with energy from passing traction vehicles with energy, purchases and enrichment work for a connection of the stationary energy store to an existing, possibly in the terrestrial ⁇ energy supply network accounts. The low complexity of this energy transmission system also reduces maintenance and servicing costs.
- the energy transmission device for energy transmission is formed from a drive device of the traction vehicle and / or from a mobile energy store of the traction vehicle.
- vehicle- as an energy source ⁇ for stationary energy storage page mobile energy storage which are used for example for driving a traction unit without catenary system and pantograph
- vehicle-mounted drive devices such as a diesel engine or a diesel-electric drive.
- the braking energy of an electric traction motor can be used.
- the energy transmission device is designed for energy transmission via a galvanic and / or an inductive and / or an optical connection between a traveling traction vehicle and the stationary energy store.
- the galvanic connection can be made by a vehicle-side Stromabgeber, which is brought when passing the stationary energy storage in sliding contact with stationary reni energy collection lines. During contact there is a charging circuit via which the stationary energy storage is fed by electrical energy from the passing traction vehicle. Alternatively or in addition thereto, energy from the locomotive can also be transmitted without contact via a small air gap.
- energy can be transmitted inductively via a coil arrangement, wherein a vehicle-side primary coil transforms the energy via the air gap by means of an electromagnetic alternating field to a stationary secondary coil.
- energy can also visually, are transmitted at ⁇ play by means of an onboard laser device.
- the laser light emitted during the passage of the traction vehicle is converted, for example, by a stationary optical energy converter into electrical energy for the stationary energy store.
- the electrically operated system has path-related signal and / or actuator and / or sensor devices.
- path-related signal and / or actuator and / or sensor devices.
- the electric Triebfahrzeu ⁇ ge track-trained In an advantageous embodiment of the energy supply system according to the invention, the electric Triebfahrzeu ⁇ ge track-trained.
- a galvanic connection between the traction vehicle and the stationary energy store for energy transmission can be accomplished particularly easily via at least one existing rail of the traction vehicle, for example via the two rail tracks of rail vehicles.
- an inventive system for supplying power to an electrical system for example, a signal S, the driven on a path for electrical ⁇ specific engine vehicles, for example in a two driving slide ⁇ NEN Rl and R2 having track for electric, diesel-electric or hybrid railway vehicles T, is arranged, a stationary energy storage 10 and a device 20 for transmitting electrical energy from the traction unit T in the stationary energy storage 10, while the traction vehicle T passes the stationary energy storage 10.
- the stationary energy storage device 10 includes electrical double-layer capacitors for rapid storage of energy transmitted to it and for the supply of electrical equipment connected to it S.
- a mobile energy storage 30 which is connected to a traction circuit 31 of the traction unit T.
- the mobile power storage 30 can thereby feed over the traction circuit 31 to an electrical ⁇ drive device of the traction unit T and elec- Rischer energy in braking phases of the power train T are recharged.
- the charging of the mobile energy storage device 30 can also take place via an internal combustion engine, such as a diesel engine, of the traction vehicle T via the traction circuit 31.
- the mobile energy storage device 30 can be supplied with electrical energy via travel-side charging stations, for example at breakpoints of the traction vehicle T, or via a current collector of the traction vehicle T from a route-side catenary system.
- the energy transmission device 20 is designed to transmit energy via a temporary galvanic connection between contact pieces 22 of two vehicle-side Stromabgeber 21 and the rails Rl and R2 of the traction unit T. On the rails Rl and R2 two connecting lines 23 are connected, which forward the over the sliding contact transmis ⁇ gene electrical energy to the stationary energy storage 10. As a result, energy is transferred from the traction vehicle T to the stationary energy store 10 in a very short time. Alternatively, the energy from the traction vehicle T can also be transmitted inductively, capacitively or optically.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein System zur Energieversorgung einer an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge (T) angeordneten, elektrisch betriebenen Anlage (S). Sie umfasst einen stationären Energiespeicher (10) zur Bereitstellung von in die Anlage (S) einzuspeisende elektrische Energie und eine Einrichtung (20) zur Übertragung von elektrischer Energie aus einem den stationären Energiespeicher (10) passierenden Triebfahrzeug (T) in den stationären Energiespeicher (10). Hierdurch kommt ein Energieversorgungssystem mit niedrigeren Investitions- und Instandhaltungskosten aus.
Description
Beschreibung
System zur Energieversorgung einer an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge angeordneten, elektrisch betriebe¬ nen Anlage
Die Erfindung betrifft ein System zur Energieversorgung einer an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge angeordneten, elektrisch betriebenen Anlage.
Elektrisch betriebene Anlagen werden bekanntermaßen durch An- schluss an das bestehende Energieversorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgt. Der Anschluss solcher Anlagen an das Netz erfordert neben der Anschaffung separater Stromkabel aufwändige AufSchachtungsarbeiten für deren Erdverlegung. Der Anschaffungs- und Verlegungsaufwand kann vor allem für solche elektrische Anlagen hoch werden, die an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge zu errichten sind, da diese weit entfernt von bestehenden Versorgungsleitungen des Energienetzes liegen können. Die zum Betrieb der Anlage erforderliche elektrische Energie ist dann vom Betreiber des jeweiligen Energieversorgungsnetzes zu dessen Konditionen abzunehmen.
Bei Verkehrssystemen mit elektrischen Triebfahrzeugen, die über ein eigenes Energieversorgungsnetz verfügen, kann eine fahrwegseitige Anlage direkt über dieses Netz mit Energie versorgt werden. Allerdings ist dies nur für Anlagen an Fahrwegen möglich, entlang derer sich das verkehrssystemeigene Versorgungsnetz auch tatsächlich erstreckt, was in der Praxis entweder gar nicht oder nur entlang eines Teils des Fahrwege¬ netzes der Fall ist.
Es besteht auch die Möglichkeit, eine elektrische Anlage un¬ abhängig von einem Energieversorgungsnetz aus einem stationären Energiespeicher zu speisen, der über eine Photovoltaikan- lage aufgeladen wird. Ein Problem von Photovoltaikanlagen besteht darin, dass diese nicht selten Ziel von Diebstahl oder
Vandalismus sind oder durch Umwelteinflüsse verschmutzt wer¬ den, was deren Verfügbarkeit einschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Energie- Versorgungssystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, das mit niedrigeren Investitions- und Instandhaltungskosten auskommt .
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gattungsge- mäßes Energieversorgungssystem mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Demnach umfasst das Energieversorgungssystem einen stationären Energiespeicher zur Bereitstellung von in die Anlage einzuspeisender elektrischer Energie und eine Einrichtung zur Übertra- gung von elektrischer Energie aus einem den stationären Energiespeicher passierenden Triebfahrzeug in den stationären Energiespeicher. Der stationäre Energiespeicher kann beispielsweise elektrische Doppelschicht-Kondensatoren als Spei¬ cherzellen aufweisen, die äußerst schnell Energie speichern und abgeben können. Neben ihrem günstigen Preis-Leistungs- Verhältnis zeichnen sich diese Speicherzellen durch einen geringen Wartungsaufwand aus. Schließlich erlauben sie es, den Energieinhalt eines stationären Energiespeichers einfach zu skalieren bzw. zu kaskadieren. Indem der stationäre Energie- Speicher durch Energie aus vorbeifahrenden Triebfahrzeugen mit Energie versorgt wird, entfallen Anschaffungen und Er- reichtungsarbeiten für einen Anschluss des stationären Energiespeichers an ein bestehendes, gegebenenfalls im erdverleg¬ tes Energieversorgungsnetz. Durch die niedrige Komplexität dieses Energieübertragungssystems reduzieren sich auch In- standhaltungs- und Wartungskosten.
In einer vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems ist die Energieübertragungseinrich- tung zur Energieübertragung aus einer Antriebseinrichtung des Triebfahrzeugs und/oder aus einem mobilen Energiespeicher des Triebfahrzeugs ausgebildet. Mit Vorteil können als Energie¬ quelle für den stationären Energiespeicher sowohl fahrzeug-
seitige mobile Energiespeicher, die beispielsweise zum Fahren eines Triebfahrzeugs ohne Fahrleitungssystem und Stromabnehmer genutzt werden, als auch die Energie von fahrzeugseitigen Antriebseinrichtungen, wie zum Beispiel von einem Dieselmotor oder einem dieselelektrischen Antrieb. Ebenso kann die Bremsenergie eines elektrischen Fahrmotors genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems ist die Energieübertragungseinrich- tung zur Energieübertragung über eine galvanische und/oder eine induktive und/oder eine optische Verbindung zwischen ei¬ nem passierenden Triebfahrzeug und dem stationären Energiespeicher ausgebildet. Die galvanische Verbindung kann durch einen fahrzeugseitigen Stromabgeber, der beim Passieren des stationären Energiespeichers in Schleifkontakt mit stationä¬ ren Energieabnahmeleitungen gebracht wird, hergestellt werden. Während des Kontaktes besteht ein Ladestromkreis, über den der stationäre Energiespeicher durch elektrische Energie aus dem passierenden Triebfahrzeug gespeist wird. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann Energie aus dem Triebfahrzeug auch berührungslos über einen kleinen Luftspalt übertragen werden. Einerseits kann Energie induktiv über eine Spulenanordnung übertragen werden, wobei eine fahrzeugseitige Primärspule die Energie über den Luftspalt mittels eines elektro- magnetisches Wechselfeld auf eine stationäre Sekundärspule transformiert. Andererseits kann Energie auch optisch, bei¬ spielsweise mittels einer fahrzeugseitigen Lasereinrichtung, übertragen werden. Das während der Passage des Triebfahrzeugs abgegebene Laserlicht wird beispielsweise von einem stationä- ren optischen Energiewandler in elektrische Energie für den stationären Energiespeicher umgewandelt.
In einer bevorzugten Aus führungs form des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems weist die elektrisch betriebene An- läge fahrwegbezogene Signal- und/oder Aktor- und/oder Sensoreinrichtungen auf. So können mit Vorteil Lichtsignalanlagen, Wechselverkehrszeichen, Anlagen mit motorisch betriebenen Stellgliedern wie zum Beispiel Gleisweichen, Trennschalter,
Bahnsignale, Wechselschilder oder auch Fahrzeugdetektoren für Schienen- oder Straßenfahrzeuge mit Energie versorgt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems sind die elektrischen Triebfahrzeu¬ ge spurgeführt ausgebildet. Hierbei kann über wenigstens eine bestehende Fahrschiene des Triebfahrzeugs, beispielsweise über die beiden Gleisschienen von Schienenfahrzeugen, besonders einfach eine galvanische Verbindung zwischen dem Trieb- fahrzeug und dem stationären Energiespeicher zur Energieübertragung bewerkstelligt werden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an- hand der Zeichnung, in deren einziger Figur ein erfindungsgemäßes Energieversorgungssystems schematisch veranschaulicht ist .
Gemäß der einzigen Figur weist ein erfindungsgemäßes System zur Energieversorgung einer elektrischen Anlage, beispielsweise einer Signalanlage S, die an einem Fahrweg für elektri¬ sche Triebfahrzeuge, beispielsweise an einem zwei Fahrschie¬ nen Rl bzw. R2 aufweisenden Gleis für elektrisch, dieselelektrisch oder hybride angetriebene Schienenfahrzeuge T, an- geordnet ist, einen stationären Energiespeicher 10 und eine Einrichtung 20 zur Übertragung elektrischer Energie aus dem Triebfahrzeug T in den stationären Energiespeicher 10, während das Triebfahrzeug T den stationären Energiespeicher 10 passiert. Der stationäre Energiespeicher 10 umfasst elektri- sehe Doppelschicht-Kondensatoren zur schnellen Speicherung ihm übertragener Energie sowie zur Versorgung der an ihn angeschlossenen elektrischen Anlage S.
Im Triebfahrzeug T dient dabei als Energiequelle ein mobiler Energiespeicher 30, der mit einem Traktionsschaltkreis 31 des Triebfahrzeugs T verbunden ist. Der mobile Energiespeicher 30 kann dabei über den Traktionskreis 31 eine elektrische An¬ triebeinrichtung des Triebfahrzeugs T speisen und mit elekt-
rischer Energie in Bremsphasen des Triebfahrzeugs T wieder aufgeladen werden. Die Aufladung des mobilen Energiespeichers 30 kann auch durch einen Verbrennungsmotor, etwa einen Dieselmotor, des Triebfahrzeugs T über den Traktionskreis 31 er- folgen. Ebenso kann der mobile Energiespeicher 30 über fahr- wegseitige Ladestationen, etwa an Haltepunkten des Triebfahrzeugs T, oder über einen Stromabnehmer des Triebfahrzeugs T aus einem fahrwegseitigen Fahrleitungssystem mit elektrischer Energie gespeist werden.
Die Energieübertragungseinrichtung 20 ist zur Energieübertragung über eine vorübergehende galvanische Verbindung zwischen Kontaktstücken 22 zweier fahrzeugseitiger Stromabgeber 21 und den Fahrschienen Rl und R2 des Triebfahrzeugs T ausgebildet. An den Fahrschienen Rl und R2 sind zwei Verbindungsleitungen 23 angeschlossen, welche die über den Schleifkontakt übertra¬ gene elektrische Energie an den stationären Energiespeicher 10 weiterleiten. Hierdurch erfolgt eine Energieübertragung in sehr kurzer Zeit vom Triebfahrzeug T in den stationären Ener- giespeicher 10. Alternativ kann die Energie vom Triebfahrzeug T auch induktiv, kapazitiv oder optisch übertragen werden.
Durch die Speisung des stationären Energiespeichers 10 der Signalanlage S oder einer anderen elektrischen Anlage, etwa eines Leitsystems, aus der auf den vorbeifahrenden Triebfahrzeugen T vorhandenen Energie werden hohe Investitionskosten für die Bereitstellung der Energieversorgung dieser Anlagen S deutlich reduziert. Außerdem reduzieren sich aufgrund des einfachen Aufbaues des erfindungsgemäßen Energieversorgungs- Systems entsprechende Instandhaltungs- und Wartungskosten.
Claims
1. System zur Energieversorgung einer an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge (T) angeordneten, elektrisch be- triebenen Anlage (S) , g e k e n n z e i c h n e t durch einen stationären Energiespeicher (10) zur Bereitstellung von in die Anlage (S) einzuspeisende elektrische Energie, und durch eine Einrichtung (20) zur Übertragung von elektrischer Energie aus einem den stationären Energiespeicher (10) pas- sierenden Triebfahrzeug (T) in den stationären Energiespeicher (10) .
2. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1,
wobei die Energieübertragungseinrichtung (20) zur Energie- Übertragung aus einer Antriebseinrichtung des Triebfahrzeugs (T) und/oder aus einem mobilen Energiespeicher (30) des
Triebfahrzeugs (T) ausgebildet ist.
3. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Energieübertragungseinrichtung (20) zur Energieübertragung über eine galvanische und/oder eine induktive und/oder eine optische Verbindung zwischen einem passierenden Triebfahrzeug (T) und dem stationären Energiespeicher (10) ausgebildet ist.
4. Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrisch betriebene Anlage (S) fahrwegbezogene Signal- und/oder Aktor- und/oder Sensoreinrichtungen aufweist.
5. Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrischen Triebfahrzeuge (T) spurgeführt ausge¬ bildet sind.
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