WO2016016173A1

WO2016016173A1 - Elektrokontaktkupplung und verfahren zum kuppeln bzw. entkuppeln der elektrokontaktkupplung und einer gegenkupplung

Info

Publication number: WO2016016173A1
Application number: PCT/EP2015/067122
Authority: WO
Inventors: Friedrich BOLLOW; Markus NARBERHAUS
Original assignee: Voith Patent Gmbh
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2016-02-04
Also published as: DE102014110657A1

Abstract

Elektrokontaktkupplung (10) zum Übertragen von Energie und/oder Schalt-/Steuersignalen zwischen zwei benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen, spurgeführten Fahrzeugs, vorzugsweise Schienenfahrzeugs. Die Elektrokontaktkupplung (10) weist zumindest ein Kontaktterminal (1), vorzugsweise eine Kontaktzunge und zumindest ein hierzu komplementär ausgebildetes Gegenkontaktterminal (2), vorzugsweise eine Kontaktbank auf. Eine Einrichtung zur Potentialtrennung ist derart vorgesehen und derart ausgebildet, dass die Terminals (1, 2) der Kupplung (10) ein gemeinsames elektrisches Potential aufweisen und galvanisch getrennt sind von einer zugeordneten mechanischen Kupplung und/oder einem zugeordneten Wagenkasten, die/der ein bezüglich des Potentials der Terminals (1, 2) unabhängiges elektrisches Potential aufweist/aufweisen.

Description

ELEKTROKONTAKTKUPPLUNG UN D VERFAH REN ZUM KUPPELN BZW. ENTKUPPELN DER ELEKTROKONTAKTKUPPLUNG UND EIN ER GEGEN KUPPLUNG

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrokontaktkupplung zum Übertragen von Energie und/oder Schalt-/Steuersignalen für Steuerzwecke einer Elektrokontaktkupplung zwischen zwei benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen, spurgeführten Fahrzeugs, vorzugsweise Schienenfahrzeugs. Die Erfindung be- schreibt insbesondere die für die Steuerung der oben genannten Elektrokontaktkupplung notwendigen Signale für die Steuerungsabläufe. Die Elektrokontaktkupplung weist hierzu zumindest ein Kontaktterminal sowie zumindest ein hierzu komplementär ausgebildetes Gegenkontaktterminal auf. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kuppeln einer Elektrokontaktkupplung mit einer Gegenkupplung, sowie ein Verfahren zum Kuppeln bzw. Entkuppeln einer Elektrokontaktkupplung von einer Gegenkupplung.

Elektrokontaktkupplungen der eingangs genannten Art sind dem Prinzip nach aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise betrifft die Druckschrift EP 1 762 455 AI eine automatische Mittelpufferkupplu ng, welche ein Kupplungselement sowie ein Gegenkupplungselement aufweist und wobei Antennenelemente für die Datenübertragung im Gigahertz-Frequenzbereich vorgesehen ist. Durch das Vorsehen der Signalübertragungsvorrichtungen (Antennenelemente) innerhalb eines jeweiligen Kontaktträgers (Kupplungselement) können mechanische Beschädigungen der Signalübertragungsvorrichtung verhindert werden. Auch wird eine gute Abschirmung der Signalübertragungsvorrichtung derart sicherge- stellt, dass eine drahtlose Signalübertragung sicher durchgeführt werden kann. Allerdings ermöglichen derart geschützte Antennenelemente lediglich die Übertragung von Daten, nicht aber die Übertragung von Energie, beispielsweise in der Form eines elektrischen Stroms. Somit ist der Schutz vor mechanischen Belastun- gen auch lediglich auf die Datenübertragung beschränkt.

Die Druckschrift EP 1 826 093 Bl betrifft eine Anordnung zum Durchschalten von elektrischen und/oder optischen Daten zwischen zwei benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs. Hierzu kommt ein elektrischer Kupplungskopf zum Einsatz, wobei hierbei Kontaktterminals sowie entsprechende Komplementär-Kontaktterminals vorgesehen sind. Die Kontaktterminals können mit dem komplementär-Kontaktterminals in Kontakt gebracht werden und somit elektrische Energie übertragen werden oder andere Signale zwischen den Wagenkästen übermittelt werden.

Somit ist bereits bekannt, Daten per Funk zu übertragen oder aber Daten bzw. Energie durch die elektrische Kontaktierung von zwei komplementär ausgelegten Kupplungsköpfen zu übertragen. In dem ersten Fall, in dem lediglich Daten mittels Antennen übertragen werden, kann gewährleistet werden, dass kein mecha- nischer oder elektrischer Verschleiß in den Kupplungsköpfen der beteiligten Kupplungen auftritt. Sobald allerdings elektrische Energie übertragen werden soll, treten zum einen mechanische Belastungen als auch Belastungen durch die elektrische Kontaktierung der Leitungsträger auf. Auf Grundlage dieser Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektrokontaktkupplung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Übertragung von Energie und/oder Schalt- /Steuersignalen verbessert wird . Des Weiteren soll ein entsprechend optimiertes Verfahren zum Kuppeln bzw. Entkuppeln einer Elektrokontaktkupplung mit einer Gegenkupplung angegeben werden.

Im Hinblick auf die Vorrichtung wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Im Hinblick auf das Verfahren wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche 9 und 12 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angege- ben.

Demgemäß wird erfindungsgemäß insbesondere eine Elektrokontaktkupplung zum Übertragen von Energie und/oder Schalt-/Steuersignalen zwischen zwei benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen, spurgeführten Fahrzeugs, vorzugswei- se Schienenfahrzeugs angegeben. Die Elektrokontaktkupplung weist zumindest ein Kontaktterminal auf. Bei dem Kontaktterminal handelt es sich vorzugsweise um eine Kontaktzunge. Denkbar sind allerdings natürlich auch andere geeignete Verbindungselemente zum Übertragen eines Signals oder elektrischer Energie. Außerdem weist die Elektrokontaktkupplung zumindest ein zum Kontaktterminal komplementär ausgebildetes Gegenkontaktterminal auf. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine Kontaktbank. Erfindungsgemäß ist darüber hinaus eine Einrichtung zur Potentialtrennung derart vorgesehen und ausgebildet, dass die Terminals der Kupplung ein gemeinsames elektrisches Potential aufweisen. Die Terminals sind galvanisch getrennt von einer zugeordneten mechanischen Kupplung und/oder einem angrenzenden Wagenkasten . Die mechanische Kupplung und/oder der Wagenkasten weist/weisen somit ein Potential auf, welches unabhängig von dem Potential der Terminals ist.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen darin begründet, dass die Kompo- nenten der Elektrokontaktkupplung galvanisch von dem restlichen Teil eines der Elektrokontaktkupplung zugeordneten Wagenkastens bzw. eines Zugteils getrennt sind . Diese Trennung sorgt dafür, dass nicht mehr automatisch das (Mas- se)Potential der Elektrokontaktkupplung gleich dem Potential des restlichen Wagenkastens ist. Somit können also die Komponenten der Elektrokontaktkupplung über ein anderes Potential verfügen. Entscheidend ist erfindungsgemäß die galvanische Trennung der Elektrokontaktkupplung von dem zugeordneten Wagenkasten und/oder der zugeordneten mechanischen Kupplung . Das gemeinsame Potential bietet den Vorteil, dass eine Signal- und/oder Energieübertragung zu einer entsprechenden Gegenkupplung vereinfacht bzw. verbessert wird. Die entspre- chenden Komponenten einer vorzugsweise identisch ausgebildeten Gegenkupplung weisen nämlich ebenfalls ein anderes Potential auf, als das Potential der/des entsprechend zugeordneten mechanischen Kupplung und/oder zugeordneten Wagenkastens der Gegenkupplung. Vorzugsweise weisen die Terminals der Kupplung sowie die Terminals der Gegenkupplung und bevorzugt die ganzen Kupplungen ein im Wesentlichen identisches Potential auf.

Die Terminals der Kupplung oder die vollständige Kupplung bildet somit eine Potentialinsel aus, deren Komponenten galvanisch nicht mit einer zugehörigen mechanischen Kupplung und/oder zugehörigem Wagenkästen verbunden ist. Wenn die Kupplung mit einer Gegenkupplung gekuppelt ist, weisen die Kupplungen ein gemeinsames Potential auf und bilden eine gemeinsame Potentialinsel bezüglich angrenzender mechanischer Kupplungen und/oder Wagenkästen aus.

Hierdurch kann vermieden werden, dass die Komponenten der Elektrokontakt- kupplung ein deutlich anderes Potential aufweisen als die Komponenten der Ge- genkupplung. Beim Kuppeln der Elektrokontaktkupplung mit der Gegenkupplung könnte durch die unterschiedlichen Potentiale der Kupplungen eine Potentialdifferenz auftreten, die eine Energie- bzw. Signalübertragung zwischen den beiden Kupplungen erschweren bzw. verhindern würde. Das gemeinsame Potential, d. h. die ausgebildete Potentialinsel, erleichtert außerdem den Trennungsvorgang der Kupplungen, da der Aufwand der notwendigen Potentialtrennungen reduziert wird. Dies rührt daher, dass die Potentialinsel durch die galvanische Trennung unabhängig ist von den Potentialen angrenzender mechanischer Kupplungen und/oder angrenzender Wagenkästen. Hierbei ist zu beachten, dass die Potentialdifferenz zwischen benachbarten Wagenkästen relativ groß sein kann, und die Potentialtrennung von Elektrokupplungen daher gewöhnlich aufwendig ist.

Dieses gemeinsame Potential ist also galvanisch nicht mit dem Potential des zu- geordneten Wagenkastens und/oder der zugeordneten mechanischen Kupplung verbunden. Daher kann sichergestellt werden, dass im Wesentlichen keine Differenz in den Potentialen zwischen den Komponenten der Elektrokontaktkupplung und den Komponenten der Gegenkupplung auftritt. Im gekuppelten Zustand der Elektrokontaktkupplung mit der Gegenkupplung weisen die Komponenten der Elektrokontaktkupplung und der Gegenkupplung dasselbe Potential auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass keinerlei Potentialdifferenz zwischen den Komponenten der Elektrokontaktkupplung und den Komponenten der Gegenkupplung vorliegt und somit eine Übertragung von Daten bzw. Energie zwischen der Elektrokontaktkupplung und der Gegenkupplung störungsfrei durchgeführt werden kann.

Die Potentialinsel weist einen gemeinsamen Bezugspunkt (Masse) auf. Dieser Bezugspunkt ist galvanisch nicht mit der Fahrzeugmasse des einen oder des anderen Wagenkastens und/oder angrenzender mechanischen Kupplungen verbunden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Elektrokontaktkupplung eine Steuereinheit auf. Die Einrichtung zur Potentialtrennung ist so ausgebildet, dass die Steuereinheit dasselbe Potential aufweist wie das Kontaktterminal und die Kontaktbank. Die Steuereinheit ist also galvanisch getrennt von einer zugeordneten mechanischen Kupplung und/oder einem zugeordneten Wagenkasten.

Hierdurch wird sichergestellt, dass die Terminals zusammen mit der Steuereinheit ein gemeinsames Potential aufweisen und eine Potentialinsel ausbilden.

Diese Potentialinsel, die um die Steuereinheit erweitert ist, ist gegenüber angren- zender mechanischen Kupplungen und/oder Wagenkästen galvanisch getrennt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Elektrokontaktkupplung eine Spannungsversorgung auf. Die Spannungsversorgung weist dasselbe Potential auf wie das Kontaktterminal und die Kontaktbank. Die Spannungsversorgung ist also galvanisch getrennt von einer zugeordneten mechanischen Kupplung und/oder einem zugeordneten Wagenkasten. Dies wird vorzugsweise durch einen DCDC-Wandler erreicht.

Somit ist die Potentialinsel, die durch die Terminals und gegebenenfalls die Steu- ereinheit ausgebildet wird, um die Spannungsversorgung ergänzt. Somit ist diese Potentialinsel galvanisch getrennt von angrenzenden mechanischen Kupplungen und/oder Wagenkästen vorgesehen und ist von einem Potential dieser unabhängig- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind das Kontaktterminal, die Kon- taktbank, die Steuereinheit und die Spannungsversorgung galvanisch miteinander verbunden und bilden eine Potentialinsel.

Diese Potentialinsel ist galvanisch getrennt von angrenzenden mechanischen Kupplungen und/oder angrenzenden Wagenkästen vorgesehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Gegenkontaktterminal der Elektrokontaktkupplung über einen Relaiskontakt mit der Steuereinheit der Elektrokontaktkupplung verbunden oder verbindbar. Dies stellt sicher, dass die Steuereinheit mit Spannung versorgt wird, wenn der Wagenteil, zu dem sich angrenzend die Elektrokontaktkupplung befindet, abgerüstet ist. Abgerüstet bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Wagenkasten bzw. der Wagenteil nicht betriebsbereit ist und insbesondere nicht mit Spannung versorgt ist. Im Gegenteil bezeichnet der Begriff„Aufgerüstet", dass der Wagen- kästen betriebsbereit ist und insbesondere mit Spannung versorgt ist. Wenn also der der Elektrokontaktkupplung zugeordnete Wagenkasten abgerüstet ist, wird über das Kontaktterminal der Gegenkupplung und das Gegenkontaktterminal der Elektrokontaktkupplung der Steuereinheit der Elektrokontaktkupplung Spannung zugeführt, welche über den Relaiskontakt in die Steuereinheit der Elektrokontakt- kupplung gelangt. Somit wird die Steuereinheit der Elektrokontaktkupplung über den (aufgerüsteten) Wagenkasten, der der Gegenkupplung zugeordnet ist, mit Spannung versorgt.

Somit ist der Relaiskontakt ausgebildet, genau dann eine Verbindung zwischen dem Gegenkontaktterminal und der Steuereinheit herzustellen, wenn die Steuereinheit nicht durch eine Versorgungsspannung (des Wagenkastens) mit Spannung versorgt ist.

Bei allen bisherigen Ausführungen und auch bei den nachfolgenden Ausführungen ist hierbei natürlich denkbar, dass die Gegenkupplung die Elektrokontaktkupplung bzw. die Steuereinheit der Elektrokontaktkupplung mit Spannung versorgt ist oder aber die Elektrokontaktkupplung die Gegenkupplung bzw. die Steuereinheit der Gegenkupplung mit Spannung versorgt ist. Auch für alle anderen hierin beschriebenen Verfahrensschritte bzw. Vorrichtungsmerkmale ist für den Fachmann klar, dass ein Kuppeln bzw. Entkuppeln von der Elektrokontaktkupplung oder aber von der Gegenkupplung ausgehen kann, also„in beide Richtungen" erfolgen kann. In anderen Worten kann beim Kuppeln entweder der der Elektrokontaktkupplung zugeordnete Wagenkasten aufgerüstet sein und der der Gegenkupplung zugeordnete Wagenkasten abgerüstet sein oder aber der der Gegenkupplung zugeordnete Wagenkasten aufgerüstet sein und der der Elektrokontaktkupplung zugeordnete Wagenkasten abgerüstet sein. Für den Fall des Entkuppeins sind natürlich zunächst beide Wagenkästen aufgerüstet. Hierdurch sorgt die die hierin angegebene Elektrokontaktkupplung wechselseitig für die elektrische Versorgung des jeweils abgerüsteten Zugteils. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuereinheit der Elektrokontaktkupplung mit zumindest einem Trennkoppler derart verbunden, dass Steuersignale, die von einem angrenzenden Wagenkasten stammen, über den Trennkoppler zur Steuereinheit übertragbar sind . Durch den Trennkoppler ist eine galvanisch Trennung zwischen der Steuereinheit und dem angrenzenden Wagenkas- ten realisiert.

Durch die Vorsehung zumindest eines Trennkopplers wird sichergestellt, dass Signale zur Steuereinheit übertragen werden können, und trotzdem die galvanische Trennung der Elektrokontaktkupplung zu dem restlichen Wagenkasten des Schienenfahrzeugs hergestellt ist. Natürlich ist auch denkbar, für verschiedene Signale wie z. B. Kupplungs- und/oder Entkupplungssignale mehrere Trennkoppler vorzusehen.

Auch ist denkbar, den mindestens einen Trennkoppler zwischen den Terminals der Elektrokontaktkupplung und den weiteren Komponenten der Elektrokontaktkupplung und/oder einer zugeordneten mechanischen Kupplung und/oder einem zugeordneten Wagenkasten anzuordnen. In diesem Fall bilden nur die Terminals eine Potentialinsel aus und nur die Terminals sind galvanisch getrennt von den weiteren Komponenten der Elektrokontaktkupplung und/oder einer zugeordneten mechanischen Kupplung und/oder einem zugeordneten Wagenkasten. Die Potentialinsel ist bezüglich Steuersignalen vorzugsweise nur über den mindestens einen Trennkoppler mit einem angrenzenden Wagenkasten verbunden.

Der mindestens eine Trennkoppler fungiert in diesem Fall als Einrichtung zur Po- tentialtrennung. Somit wird die Ausbildung der Potentialinsel durch den Trennkoppler ermöglicht. In diesem Fall sind die Komponenten der Elektrokontaktkupplung nicht anderweitig galvanisch mit einer angrenzenden mechanischen Kupplung und/oder einem angrenzenden Wagenkasten verbunden. Steuersignale werden in diesem Fall durch den mindestens einen Trennkoppler zur Elektrokontaktkupplung übertragen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die galvanische Trennung induktiv, kapazitiv, optisch oder mechanisch realisiert.

Hierbei können gängige Systeme, die als Trennkoppler dienen, zum Einsatz kommen. Beispielsweise sind Transformatoren mit einer Trennung zwischen Primär- und Sekundärstromkreis denkbar. Auch mittels Kondensatoren kann eine Potentialfreie Signaltrennung realisiert werden. Eine optische galvanische Trennung ist mittels Lichtwellenleiter möglich. Schließlich ist auch eine reine Signalübertragung, d.h. ohne Leistungsübertragung, mit Optokopplern denkbar.

Im Hinblick auf das Verfahren zum Kuppeln einer Elektrokontaktkupplung mit einer Gegenkupplung ist vorgesehen, dass ein Kupplungssignal an die Steuereinheit der Elektrokontaktkupplung übertragen wird. Hierauf übermittelt die Steuereinheit ein Vorschubsignal an das zumindest einen Kontaktterminal. Das Kontaktterminal wird hierauf folgend in Kontakt mit dem Gegenkontaktterminal der Gegenkupplung bewegt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines Linearantriebs. Durch das Kontaktieren des Kontaktterminals der Elektrokontaktkupplung mit dem Gegen- kontaktterminal der Gegenkupplung wird die Steuereinheit der Gegenkupplung und auch der Linarantrieb mit Spannung versorgt. Hierauf folgend übermittelt die Steuereinheit der Gegenkupplung ein Vorschubsignal an das Kontaktterminal der Gegenkupplung und das Kontaktterminal der Gegenkupplung wird in Kontakt mit dem Gegenkontaktterminal der Elektrokontaktkupplung gebracht. Somit wird eine wechselseitige elektrische Versorgung bzw. eine Kupplung der Kupplungen erreicht. Im gerade abgehandelten Fall war beispielhaft der der Elektrokontaktkupplung zugeordnete Wagenkasten aufgerüstet und der der Gegenkupplung zugeordnete Wagenkasten abgerüstet. Natürlich ist auch denkbar, dass der der Elektrokon- taktkupplung zugeordnete Wagenkasten abgerüstet ist und der der Gegenkupplung zugeordnete Wagenkasten aufgerüstet ist und die oben beschriebenen Verfahrensschritte in anderer Reihenfolge, d. h. von der Gegenkupplung hin zur Elektrokontaktkupplung durchgeführt werden. Dies ist insbesondere daher kein Problem, da die Gegenkupplung vorzugsweise exakt identisch zur Elektrokontakt- kupplung ausgebildet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung stellt das Relais oder eine andere geeignete Schaltvorrichtung, wie z. B. eine elektronische Einrichtung, eine Verbindung zwischen der Steuereinheit und dem Gegenkontaktterminal der Elektrokon- taktkupplung genauer dann her, wenn die Steuereinheit der Elektrokontaktkupplung nicht durch eine Versorgungsspannung (vom der Elektrokontaktkupplung zugeordneten Wagenkasten) mit Spannung versorgt ist. In diesem Fall kann dann die Gegenkupplung (deren Wagenkasten in diesem Fall aufgerüstet ist) die Versorgung der Steuereinheit der Elektrokontaktkupplung mit Spannung sicherstel- len. Gleiches gilt entsprechend für ein Relais, welches der Gegenkupplung zugeordnet ist. Durch ein solches, der Gegenkupplung zugeordnetes Relais, kann sichergestellt werden, dass die Steuereinheit der Gegenkupplung mit Spannung versorgt werden kann, wenn die Steuereinheit der Gegenkupplung nicht durch eine Versorgungsspannung von einem der Gegenkupplung zugeordneten Wagen- kästen versorgt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Übermittlung des Kupplungssignals an die Steuereinheit ein Trennkoppler verwendet, der zwischen einem angrenzenden Wagenkasten und der Steuereinheit vorgesehen ist.

Der Trennkoppler dient zur galvanisch Trennung der Elektrokontaktkupplung von einem angrenzenden Wagenkasten.

Im Hinblick auf das Verfahren zum Entkuppeln der Elektrokontaktkupplung von der Gegenkupplung ist vorgesehen, dass ein Entkupplungssignal an die Steuereinheit der Elektrokontaktkupplung übermittelt wird. Folgend hierauf wird ein Rückzugssignal von der Steuereinheit der Elektrokontaktkupplung an die Steuereinheit der Gegenkupplung übermittelt, und dieses Signal, bearbeitet oder unbearbeitet, von der Steuereinheit der Gegenkupplung an das Kontaktterminal der Gegenkupplung übermittelt. Das Kontaktterminal der Gegenkupplung wird darauf- hin zurückgezogen, d. h. der elektrische Kontakt zwischen dem Gegenkontaktter- minal der Elektrokontaktkupplung und dem Kontaktterminal der Gegenkupplung gelöst. Schließlich wird das Kontaktterminal der Elektrokontaktkupplung zurückgezogen, d . h. der elektrische Kontakt zwischen dem Gegenkontaktterminal der Gegenkupplung und dem Kontaktterminal der Elektrokontaktkupplung gelöst. So- mit sind die Elektrokontaktkupplung und die Gegenkupplung entkuppelt. In diesem Fall, d. h. dass der Wagenkasten, welcher der Elektrokontaktkupplung zugeordnet ist, aufgerüstet ist, und der Wagenkasten, der der Gegenkupplung zugeordnet ist, abgerüstet werden soll, wird eine sichere Entkupplung sichergestellt, da zuerst das Kontaktterminal der Gegenkupplung von der Elektrokontaktkupp- lung gelöst wird und darauf folgend das Kontaktterminal der Elektrokontaktkupplung von der Gegenkupplung gelöst wird.

Hierbei kann das Entkupplungssignal gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung durch einen Trennkoppler von einem angrenzenden Wagenkasten zur Steuerein- heit der Elektrokontaktkupplung übertragen werden, sodass eine galvanisch

Trennung der Elektrokontaktkupplung von dem angrenzenden Wagenkasten realisiert ist.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich- nungen anhand der exemplarischen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Elektrokontaktkupplung näher beschrieben.

Hierbei zeigt: Fig . 1 eine schematische Darstellung der Elektrokontaktkupplung sowie der

Gegenkupplung in einem entkuppelten Zustand .

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Darstellung der Fig. 1 die erfindungsgemäße Elektrokontaktkupplung sowie die entsprechende Gegenkupplung näher beschrieben. In Fig . 1 ist eine Elektrokontaktkupplung 10 (linker Teil der Zeichnung) und eine achsensymmetrisch identisch bzgl . der Kupplungsebene K ausgebildete Gegenkupplung 10' dargestellt. Somit können alle nachfolgenden Ausführungen jeweils auf die Elektrokontaktkupplung 10 oder aber auf die Gegenkupplung 10' gelesen werden.

Die Elektrokontaktkupplung 10 weist zumindest ein Kontaktterminal 1 auf, welches beispielsweise mittels eines Kontaktträgers ausgebildet ist, wobei der Kon- taktträger ein elektrisch nicht leitendes Trägersubstrat und eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten elektrischen Kontakten auf dem Trägersubstrat aufweist. Die nebeneinander angeordneten elektrischen Kontakte können vorzugsweise elektrisch voneinander isoliert ausgebildet sein, um jeweils Daten- oder Signalleitung zu ermöglichen.

Das Kontaktterminal 1 kann mittels eines Linearmotors bzw. Linearantriebs in Richtung der Gegenkupplung geschoben werden. Bei dem Linearantrieb handelt es sich vorzugsweise um einen pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch angetriebenen Antrieb. Selbstverständlich ist es allerdings auch denkbar, eine mecha- nische Konstruktion vorzusehen, mit welcher der vorzugsweise plattenförmige Körper des Kontaktterminals relativ zu einem Gehäuse der Elektrokontaktkupplung in Richtung der Kupplungsebene K verschoben wird. Die Kupplungsebene K bezeichnet die vorzugsweise vertikale Ebene, die sich symmetrisch zwischen der Elektrokontaktkupplung 10 und der Gegenkupplung 10' erstreckt.

Das Kontaktterminal 1 kann mittels des Linearantriebs bzw. des Linearmotors mit dem Gegenkontaktterminal 2' der Gegenkupplung 10' in Kontakt gebracht werden. Das Gegenkontaktterminal 2' der Gegenkupplung 10' ist entsprechend den elektrisch leitenden Elementen des Kontaktterminals 1 komplementär ausgeformt.

Das Kontaktterminal 1 wird genau dann nach vorne in Richtung des Gegenkon- taktterminals 2 geschoben, wenn ein entsprechendes Vorschubsignal 8 von einer Steuereinheit 3 zum Kontaktterminal 1 übertragen wird. Die Steuereinheit 3 ist unter anderem zu diesem Zweck in der Elektrokontaktkupplung 10 ausgebildet. Die Steuereinheit 3 ist mit einer Spannungsversorgung 6 verbunden, wobei die Spannungsversorgung 6 vorzugsweise von einem DCDC- Wandler 12 bereitgestellt wird . Der DCDC-Wandler ist vorzugsweise geeignet mit dem der Elektrokontaktkupplung zugeordneten Wagenkasten verbunden, wobei der DCDC-Wandler für eine galvanische Trennung zwischen der Spannungsver- sorgung und dem zugeordneten Wagenkasten sorgt. Somit kann die Elektrokontaktkupplung mit der Versorgungsspannung des Wagenkastens betrieben werden, ohne dass eine galvanische Verbindung zwischen dem Wagenkasten und der Elektrokontaktkupplung hergestellt wird . Außerdem ist wenigstens ein Trennkoppler 11 mit der Steuereinheit 3 verbunden oder verbindbar. Der Trennkoppler 11 ist derart ausgebildet, dass ein Steuersignal, welches von einem angrenzenden Wagenkasten zur Steuereinheit 3 übermittelt wird, galvanisch getrennt zu Steuereinheit 3 übermittelt wird. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit 3 und damit die Elektrokontaktkupplung 10 durch den Trennkoppler 11 galvanisch getrennt von dem angrenzenden Wagenkasten ausgebildet ist, da alle Signale durch die Steuereinheit 3 zur Elektrokontaktkupplung gelangen.

Wenn nunmehr ein Kupplungsvorgang vorgenommen werden soll, wird ein Kupp- lungssignal 7 vorzugsweise über den Trennkoppler 11 zur Steuereinheit 3 übermittelt. Die Steuereinheit 3 sendet daraufhin ein entsprechendes Vorschubsignal 8 an das Kontaktterminal 1. In diesem Fall befindet sich der Wagenkasten, der der Elektrokontaktkupplung zugeordnet ist, im aufgerüsteten Zustand. Dies bedeutet insbesondere, dass der der Elektrokontaktkupplung zugeordnete Wagen- kästen mit Spannung versorgt ist und somit auch die Steuereinheit 3 über die Spannungsversorgung 6 mit Spannung versorgt ist. Der Wagenkasten, der der Gegenkupplung 10' zugeordnet ist, befindet sich zu diesem Zeitpunkt also im abgerüsteten Zustand, was insbesondere bedeutet, dass der Wagenkasten nicht mit Spannung versorgt ist. Dies bedeutet auch, dass die Steuereinheit 3' (noch) nicht mit Spannung versorgt ist.

Wenn aufgrund des Vorschubsignals 8 das Kontaktterminal 1 in Kontakt mit dem Gegenkontaktterminal 2' der Gegenkupplung 10' gebracht wird, wird hierdurch die Steuereinheit 3' über die Verbindung 9 und über den Relaiskontakt 5' mit Span- nung versorgt. Außerdem wird das Vorschubsignal 8 zur Steuereinheit 3' übertragen. Die Steuereinheit 3' ist also nunmehr mit Spannung versorgt und kann das Vorschubsignal 8 so verarbeiten, dass ein Vorschubsignal 8' von der Steuereinheit 3' an das Kontaktterminal 1' der Gegenkupplung 10' übermittelt wird . Infolge dessen wird das Kontaktterminal 1' in Richtung des Gegenkontaktterminals 2 der Elektrokontaktkupplung 10 bewegt. Diese Bewegung erfolgt vorzugsweise wieder über einen Linearantrieb, wobei die Bewegung in Richtung der Kupplungsebene K verläuft.

Schließlich kontaktiert das Kontaktterminal 1' das Gegenkontaktterminal 2 der Elektrokontaktkupplung 10. Somit ist der Wagenkasten, der der Elektrokontaktkupplung 10 zugeordnet ist, mit dem Wagenkasten, der der Gegenkupplung 10' zugeordnet ist, elektrisch gekuppelt. Somit können Daten und/oder elektrische Energie, vorzugsweise in der Form von elektrischem Strom, zwischen den Wagenkästen ausgetauscht werden.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Einrichtung zur Potentialtrennung derart vorgesehen ist, das vorzugsweise die Elektrokontaktkupplung 10 und noch bevorzugter das Kontaktterminal 1, das Gegenkontaktterminal 2, die Steuereinheit 3 und die Spannungsversorgung 6, über ein gemeinsames Bezugspotential 4 verfügen. Dieses gemeinsame Bezugspotential bildet eine Potentialinsel aus.

Ebenso verfügen die Komponenten der Gegenkupplung 10' vorzugsweise über ein gemeinsames Bezugspotential 4'. Vorzugsweise sind das Bezugspotential 4 sowie das Bezugspotential 4' identisch gleich und die beiden Bezugspotentiale 4, 4' bilden eine gemeinsame Potentialinsel aus, oder die Bezugspotentiale 4, 4' sind zu- mindest so ähnlich, das eine Signal- oder Energieübertragung zwischen der Elektrokontaktkupplung 10 und der Gegenkupplung 10' optimiert durchgeführt werden kann.

Die Bezugspotentiale 4, 4' bedeuten gleichsam, dass die Signale, welche in der Elektrokontaktkupplung 10 bzw. der Gegenkupplung 10' auftreten bzw. welche zu der entsprechenden anderen Kupplung übertragen werden sollen, alle auf demselben Potential liegen. Mit anderen Worten„sehen" alle Signale denselben Bezugspunkt (Masse), wobei der Bezugspunkt nicht mit der Fahrzeugmasse der einen oder der anderen Zugseite verbunden ist. Eine Übertragung von Daten oder elektrischer Energie zwischen der Elektrokon- taktkupplung und der Gegenkupplung 10' wird somit deutlich vereinfacht.

Wenn die Elektrokontaktkupplung 10 und die Gegenkupplung 10' im gekuppelten Zustand vorliegen, wird ein Entkuppeln der beiden Kupplungen dadurch erreicht, dass ein Entkupplungssignal 7.1 vorzugsweise von dem Trennkoppler 11 zur Steuereinheit 3 übermittelt wird. Darauf folgend übermittelt die Steuereinheit 3 ein Rückzugssignal 8.1 an die Steuereinheit 3' der Gegenkupplung 10'. Die Steuereinheit 3' übermittelt in Folge dessen ein weiterverarbeitetes oder auch identi- sches Rückzugssignal 8. an das Kontaktterminal 1', sodass das Kontaktterminal mittels des Linearantriebs von dem Gegenkontaktterminal 2 der Elektrokontaktkupplung 10 in Richtung der Kupplungsebene K zurückgezogen wird . Somit wird der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktterminal 1' und dem Gegenkontaktterminal 2 getrennt.

Als zweiter Schritt des Entkupplungsvorgangs wird nunmehr das Kontaktterminal 1 der Elektrokontaktkupplung 10 von dem Gegenkontaktterminal 2' der Gegenkupplung 10' in Richtung der Kupplungsebene K zurückgezogen, sodass der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktterminal 1 und dem Gegenkontaktterminal 2' getrennt wird . Somit können die Elektrokontaktkupplung 10 und die Gegenkupplung 10' sicher voneinander getrennt werden.

In dem Fall, das beide Zugteile abgerüstet sind und keine der Zugteile aufrüstbar ist, ist eine mechanisch arbeitende und manuell zu bedienende Rückzugsvorrich- tung vorgesehen, um die Kontaktterminals der Elektrokontaktkupplung und der Gegenkupplung zurückzuziehen.

Ein mechanisches Kuppeln und Entkuppeln ist auch dann möglich, wenn eine jeweilige Gegenseite abgerüstet ist, d. h. ohne Spannungsversorgung durch das Kupplungssystem oder den entsprechenden Wagenkasten ist. Wie bereits beschrieben, fährt in diesem Fall das Kontaktterminal der auslösenden Seite in die Gegenkupplung und versorgt so die Gegenkupplung mit Spannung.

Hervorgehoben sei, dass beim Kuppeln der beiden Kupplungen durch das Relais 5 bzw. 5' sichergestellt wird, dass die Steuereinheit der jeweils anderen Kupplung, die dem abgerüsteten Wagenkasten zugeordnet ist, mit Spannung versorgt wer- den kann und somit ein Kuppeln der beiden Kupplungen durchgeführt werden kann, auch wenn ein abgerüsteter Wagenkasten angekuppelt werden soll. Beim Entkuppeln andererseits ist dadurch, dass erst das eine Kontaktterminal entkuppelt wird (während die zugeordnete Steuereinheit 3' noch mit Spannung ver- sorgt ist) und dann erst das andere Kontaktterminal 1 entkuppelt wird, sichergestellt, dass die beiden Kupplungen sicher voneinander entkuppelt werden können.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Elektrokontaktkupplung beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.

Allgemein bilden die elektrisch gekuppelten Komponenten der Kupplungen 10, 10' eine Potentialinsel. Die Steuerungseinheiten 3, 3' bieten zu jeder Zugseite eine galvanische Trennung. Die Versorgungsspannung wird dabei auf jeder Zugseite über DCDC-Wandler bereitgestellt. Steuersignale werden über Trennkoppler geführt. Die Steuersignale haben in der Potentialinsel einen gemeinsamen Bezugspunkt (Masse). Dieser Bezugspunkt ist galvanisch nicht mit der Fahrzeugmasse der einen oder der anderen Zugseite verbunden.

Bezugszeichenliste

1, ΐ' Kontaktterminal

2, 2' Gegenkontaktterminal

3, 3' Steuereinheit

4, 4' Bezugspotential

5, 5' Relaiskontakt

6, 6' Spannungsversorgung

7, 7' Kupplungssignal

7.1, 7.1' Entkupplungssignal

8, 8^λ Vorschubsignal

8.1, 8.1' Rückzugssignal

10 Elektrokontaktkupplung

10' Gegenkupplung

11, 11' Trennkoppler

12, 12' DCDC-Wandler

K Kupplungsebene

Claims

Patentansprüche

1. Elektrokontaktkupplung (10) zum Übertragen von Energie und/oder Schalt- /Steuersignalen zwischen zwei benachbarten Wagenkästen eines mehr- gliedrigen, spurgeführten Fahrzeugs, vorzugsweise Schienenfahrzeugs, welche folgendes aufweist:

- mindestens ein Kontaktterminal (1), vorzugsweise eine Kontaktzunge; und

- mindestens ein hierzu komplementär ausgebildetes Gegenkontaktterminal (2), vorzugsweise eine Kontaktbank;

gekennzeichnet dadurch, dass

eine Einrichtung zur Potentialtrennung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass die Terminals (1, 2) der Kupplung (10) ein gemeinsames elektrisches Potential aufweisen und galvanisch getrennt sind von einer zugeordneten mechanischen Kupplung und/oder einem zugeordneten Wagenkasten, die/der ein bezüglich des Potentials der Terminals (1, 2) unabhängiges elektrisches Potential aufweist/aufweisen.

2. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 1,

wobei die Elektrokontaktkupplung (10) eine Steuereinheit (3) aufweist, wobei die Einrichtung zur Potentialtrennung derart ausgebildet ist, dass die Steuereinheit (3) dasselbe Potential aufweist wie die Terminals (1, 2) und galvanisch getrennt ist von einer zugeordneten mechanischen Kupplung und/oder einem zugeordneten Wagenkasten.

3. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die Elektrokontaktkupplung (10) eine Spannungsversorgung (6) aufweist, wobei die Einrichtung zur Potentialtrennung derart ausgebildet ist, dass die Spannungsversorgung (6) dasselbe Potential aufweist wie die Terminals (1, 2) und galvanisch getrennt ist von einer zugeordneten mechanischen Kupplung und/oder einem zugeordneten Wagenkasten.

4. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 2 und 3,

wobei die Terminals (1, 2), die Steuereinheit (3) und die Spannungsversorgung (6) galvanisch miteinander verbunden sind und eine Potentialinsel ausbilden.

5. Elektrokontaktkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

wobei das Gegenkontaktterminal (2) über einen Relaiskontakt (5) mit der Steuereinheit (3) verbunden oder verbindbar ist.

6. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 5,

wobei der Relaiskontakt (5) ausgebildet ist, eine elektrische Verbindung zwischen dem Gegenkontaktterminal (2) und der Steuereinheit (3) herzustellen, wenn die Steuereinheit (3) nicht durch eine Spannungsversorgung (6) mit Spannung versorgt ist.

7. Elektrokontaktkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,

wobei die Steuereinheit (3) mit zumindest einem Trennkoppler (11) derart verbunden ist, dass Energie und/oder Steuersignale von einem angrenzenden Wagenkasten zur Steuereinheit (3) übertragbar sind, wobei durch den Trennkoppler (11) eine galvanische Trennung zwischen der Steuereinheit (3), den Terminals (1, 2), vorzugsweise der Spannungsversorgung (6), und dem angrenzenden Wagenkasten ausgebildet ist.

8. Elektrokontaktkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

wobei die galvanische Trennung induktiv, kapazitiv, optisch oder mechanisch realisiert ist.

9. Verfahren zum Kuppeln einer Elektrokontaktkupplung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und einer Gegenkupplung (10'), wobei folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind :

i) Übermitteln eines Kupplungssignals (7) an die Steuereinheit (3) der Elektrokontaktkupplung (10);

ii) Übermitteln eines Vorschubsignals (8) von der Steuereinheit (3) an das Kontaktterminal (1);

iii) Bewegen des Kontaktterminals (1) in Kontakt mit einem Gegenkontaktterminal (2^λ) der Gegenkupplung (10');

iv) Versorgen einer Steuereinheit (3') der Gegenkupplung (10') mit Spannung über das Kontaktterminal (1) der Elektrokontaktkupplung (10) und das Gegenkontaktterminal (2');

v) Übermitteln eines Vorschubsignals (8') von der Steuereinheit (3') an das Kontaktterminal ( ); und

vi) Bewegen eines Kontaktterminals (1') der Gegenkupplung (10^λ) in Kontakt mit dem Gegenkontaktterminal (2) der Elektrokontaktkupplung (10).

Verfahren nach Anspruch 9,

wobei beim Schritt iv) ein Relais (5^λ) eine Verbindung zwischen der Steuereinheit (3^λ) und dem Gegenkontaktterminal (2^λ) herstellt, wenn die Steuereinheit (3^λ) nicht durch die Spannungsversorgung (6^λ) mit Spannung versorgt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,

wobei das Kupplungssignal (7) im Verfahrensschritt i) von einem angrenzenden Wagenkasten über einen Trennkoppler (11) an die Steuereinheit (3) der Elektrokontaktkupplung (10) übertragen wird, wobei hierbei eine galvanische Trennung zwischen der Elektrokontaktkupplung (10) und dem angrenzenden Wagenkasten ausgebildet wird .

12. Verfahren zum Entkuppeln einer Elektrokontaktkupplung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 von einer Gegenkupplung (10'),

wobei folgende Verfahrensschritte vorgesehen sind :

i) Übermitteln eines Entkupplungssignals (7.1) an die Steuereinheit (3) der Elektrokontaktkupplung (10);

ii) Übermitteln eines Rückzugsignals (8.1) von der Steuereinheit (3) an eine Steuereinheit (3') der Gegenkupplung (10');

iii) Übermitteln eines Rückzugsignals (8.1') von der Steuereinheit (3') an ein Kontaktterminal ( ) der Gegenkupplung (10');

iv) Zurückziehen des Kontaktterminals (1') von dem Gegenkontaktterminal (2); und

v) Zurückziehen des Kontaktterminals (1) von einem Gegenkontaktterminal (2') der Gegenkupplung (10^λ).

13. Verfahren nach Anspruch 12,

wobei das Entkupplungssignal (7.1) im Verfahrensschritt i) von einem angrenzenden Wagenkasten über einen Trennkoppler (11) an die Steuereinheit (3) der Elektrokontaktkupplung (10) übertragen wird, wobei hierbei eine galvanische Trennung zwischen der Elektrokontaktkupplung (10) und dem angrenzenden Wagenkasten ausgebildet wird.

14. Anordnung aus einer Elektrokontaktkupplung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie einer angrenzenden mechanischen Kupplung zum mechanischen Verbinden zweier Wagenkästen eines mehrgliedrigen, spurgeführten Fahrzeugs, vorzugsweise Schienenfahrzeugs.