WO2016173845A1 - Elektrisches fahrzeug zum transport metallurgischer behälter - Google Patents

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WO2016173845A1
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accumulator
vehicle
charging
charging station
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Andreas ROHRHOFER
Paul Fischer
Thomas Kuehas
Franz Hartl
Michael WEINZINGER
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Primetals Technologies Austria GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle and a
  • Transport system for transporting metallurgical containers.
  • metallurgical containers are used as transport containers. These metallurgical containers are with the help of cranes and / or rail vehicles, z.
  • Ladle Transfer Cars or Slag Pot Transfer Cars within a plant from a starting place, eg. As an oxygen-bubble converter, to a destination, z. B. a continuous casting plant, promoted.
  • Rail vehicles are used in particular to
  • Transporting a metallurgical container typically have lengths of 20 m to 100 m, but can in
  • Rail vehicles for transporting metallurgical vessels within a steel mill are often powered by electric motors that are powered by electrical power from coiled cable reels.
  • electric motors that are powered by electrical power from coiled cable reels.
  • unwound cable may hinder rolling stock on a crossing track.
  • the rail vehicles are usually driven by internal combustion engines (mainly diesel engines).
  • internal combustion engines mainly diesel engines.
  • such drives require a high maintenance and high running costs, through maintenance, service, fuel and refueling
  • the invention has for its object to provide an improved rail vehicle and an improved transport system for transport metallurgical container.
  • An inventive rail vehicle for transporting a metallurgical container comprises a drive train with an electric drive motor for driving the
  • uninterruptible power supply module via which the accumulator is rechargeable and the drive motor can be supplied by the accumulator with electrical energy.
  • An inventive rail vehicle for transporting a metallurgical container is thus electrically driven by means of a rechargeable accumulator. This eliminates the need for an electrical supply cable, which is usually available only as an expensive special order with a long delivery time. Furthermore, a simple overcoming of track intersections and curves and points is possible without one
  • Supply cables are driven, often converted in a simple and cost-effective manner to rail vehicles according to the invention, since they already each have a
  • Embodiments of the invention provide that the
  • Rectifier via which the accumulator is rechargeable, and / or an inverter whose input is connected to the
  • Accumulator is electrically connected and whose output is electrically connected to the drive train comprises.
  • the accumulator can be advantageously charged with DC voltage, which is generated from an AC voltage.
  • Inverter advantageously makes it possible to operate a conventional AC drive motor with the energy stored in the accumulator so that no more special drive motor has to be used.
  • This configuration allows the rail vehicle in an emergency, d. H. in case of a failure of the
  • uninterruptible power supply module and / or the accumulator to drive via a supply cable.
  • Power supply module and the drive motor switched frequency converter has.
  • a control unit is provided, by means of which the frequency converter is controllable.
  • Frequency converter or controlled by the control unit.
  • Vehicle communication unit before, by means of which messages can be sent from the rail vehicle and / or received.
  • vehicle communication unit is the vehicle communication unit
  • the vehicle communication unit comprises
  • a vehicle antenna for transmitting and / or receiving electromagnetic waves.
  • messages about the operating state of the rail vehicle can be sent by means of the vehicle communication unit, which can be used to create an online diagnosis in order to check the availability of the rail vehicle
  • Rail vehicle to monitor and any malfunctions or failures of the rail vehicle or individual
  • Recuperation system for charging the accumulator by means of kinetic energy obtained electrical energy.
  • the recuperation system comprises a
  • the rail vehicle In particular braking energy, the rail vehicle to be used for charging the battery.
  • Metallurgical container comprises an inventive
  • Rail vehicle a railable by the rail vehicle track and a charging station, by means of which the battery of the rail vehicle is rechargeable.
  • a transport system enables the transport of metallurgical containers by means of inventive
  • the charging station preferably also has a charging station
  • the rail vehicle preferably has an electrical bypass circuit for supplying the rail vehicle with electrical energy by means of a cable connection and the charging station has a with the rail vehicle
  • FIG. 2 shows a block diagram of a rail vehicle for
  • FIG 3 shows a perspective view of a busbar with an insertion funnel of a charging station.
  • FIG. 1 shows a transport system 1 for transport
  • Transport system 1 comprises a rail vehicle 5, a track 7 which can be driven by the rail vehicle 5, and a rail vehicle 5
  • the rail vehicle 5 comprises a drive train 10 with a frequency converter 17 and an electrical
  • Power supply module 15 a control unit 19, a
  • Vehicle communication unit 21 with a
  • Vehicle antenna 22 a pantograph unit 23 with a charging connector 24 and at least one power supply unit 25 (see Figure 2) for the control unit 19 and the
  • Vehicle communication unit 21 With the exception of
  • Vehicle antenna 22 and the charging plug 24 are these
  • FIG. 2 shows a block diagram of the rail vehicle 5.
  • the uninterruptible power supply module 15 has a Rectifier 29 and an inverter 31 on.
  • An input of the rectifier 29 can be connected to the current collector unit 23 by means of a switching unit 32.
  • An output of the rectifier 29 is connected to the accumulator 13 and a
  • Inverter 31 is connected to the output of rectifier 29 and accumulator 13. An output of the
  • Inverter 31 is connected to an input of the
  • Vehicle communication unit 21 connected.
  • An output of the frequency converter 17 is connected to the drive motor 11.
  • the control unit 19 is for controlling the
  • the vehicle communication unit 21 is configured to transmit and receive electromagnetic wave transmitted messages via the vehicle antenna 22. Messages received by the vehicle communication unit 21 can be fed to the control unit 19, so that the frequency converter 17 can be controlled via the control unit 19 by messages received by the vehicle communication unit 21.
  • the control unit 19 is further configured to write messages about an operating state of the rail vehicle 5, in particular of the frequency converter 17, and to supply the vehicle communication unit 21 for transmission.
  • the accumulator 13 is preferably as a durable, deep-dischargeable and inexpensive accumulator 13,
  • Example designed as a lead-gel accumulator, but can also z.
  • Example as a lithium-polymer or lithium-iron or nickel-metal hydride or nickel-cadmium storage battery or as a rechargeable battery 13 of another type.
  • the size and weight of the accumulator 13 are relatively unimportant in this case, since usual metallurgical
  • Molten metal are designed so that even one Accumulator 13 with a mass of, for example, about 2 t, however, hardly any weight.
  • the charging station 9 comprises a charging station housing 33 in which a charging socket 35 and a station communication unit 37 are arranged and thereby protected from thermal and mechanical effects, for. B. by steel or slag spray, are protected.
  • the charging socket 35 has a from the
  • Ladestationsgehause 33 led out connecting element 39, in which the charging plug 24 can be inserted.
  • Station communication unit 37 has one of the
  • Ladestationsgehause 33 led out station antenna 41 and is to send and receive by means of
  • Vehicle communication unit 21 can be replaced. Instead of one integrated into the charging station 9
  • Station communication unit 37 may also be provided a separate from the charging station 9 communication unit.
  • the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have the charging station 9 and the rail vehicle 5 have
  • each other corresponding bumper 43, 45 which receive 9 impact energy in a coupling of the rail vehicle 5 to the charging station.
  • the rail vehicle 5 has an electrical
  • Bypass circuit 46 for supplying the rail vehicle 5 with electrical energy by means of a cable connection
  • the charging station 9 has a connectable to the rail vehicle 5 cable 47 for supplying the rail vehicle 5 with electrical energy via the electrical
  • Cable reel 49 rolled up and serves to supply the
  • bypass circuit 46 is in the uninterruptible
  • Power supply module 15 integrated and by means of
  • Switching unit 32 connected to the current collector unit 23 so that it bridges the rectifier 29 and the inverter 31.
  • FIG. 2 also shows an optional recuperation system 48 for charging the accumulator 13 by means of electrical energy obtained from kinetic energy.
  • the recuperation system 48 includes a recuperation brake, the
  • the drive motor 11 operates as a generator.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a
  • Connecting element 39 comprises a bus bar 51 and an insertion funnel 53 arranged at an end of the bus bar 51 facing away from the charging station housing 33 for receiving the charging plug 24 of the rail vehicle 5
  • Bus bar 51 is preferably five-pole with three
  • busbar 51 can also be embodied in three poles.
  • a special charger is not required in the charging station 9, since the uninterruptible power supply module 15 has the rectifier 29.
  • the bus bar 51 can therefore be connected, for example, directly to an AC voltage in the range of 380 V to 415 V. Advantage here is that with relatively little material and cost additional sub-charging stations along the track. 7
  • the charging station 9 is preferably arranged at a location along the track 7, on which long service lives are provided for the rail vehicle 5, so that these service lives can be used for charging the accumulator 13.
  • a Such site may, for example, under a
  • the accumulator 13 can be charged via the rectifier 29 when the current collector unit 23 is electrically connected to the charging socket 35.
  • the accumulator 13 is designed to be charged
  • Rail vehicle 5 d. H. the frequency converter 17, the drive motor 11, the at least one power supply unit 25, the control unit 19 and the vehicle communication unit 21 to provide electrical energy.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug (5) zum Transport eines metallurgischen Behälters (3). Das Schienenfahrzeug (5) umfasst einen Antriebsstrang (10) mit einem elektrischen Antriebsmotor (11) zum Antrieb des Schienenfahrzeugs (5), einen Akkumulator (13) und ein unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul (15), über das der Akkumulator (13) aufladbar ist und der Antriebsmotor (11) durch den Akkumulator (13) mit elektrischer Energie versorgbar ist.

Description

Beschreibung
ELEKTRISCHES FAHRZEUG ZUM TRANSPORT METALLURGISCHER BEHÄLTER
Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug und ein
Transport System zum Transport metallurgischer Behälter.
Bei der Erzeugung von Flüssigmetallschmelzen, z. B. in einem Stahlwerk, werden üblicherweise als Stahlpfannen ausgebildete metallurgische Behälter als Transportgefäße verwendet. Diese metallurgischen Behälter werden mit Hilfe von Kränen und/oder Schienenfahrzeugen, z. B. so genannten Ladle Transfer Cars bzw. Slag Pot Transfer Cars, innerhalb eines Werks von einem Startort, z. B. einem Sauerstoff-Blase-Konverter, zu einem Zielort, z. B. einer Stranggussanlage, befördert.
Schienenfahrzeuge werden insbesondere verwendet, um
metallurgische Behälter in Bereiche unter Aggregaten wie Konvertern, Pfannenofen oder Ruhrstahl-Heraeus-Anlagen, die nicht von Kränen erreicht werden können, zu befördern. Die Wege, welche ein derartiges Schienenfahrzeug bei dem
Transport eines metallurgischen Behälters zurücklegt, haben typisch Längen von 20 m bis 100 m, können jedoch in
Ausnahmefällen auch deutlich länger sein. Die Gleise für diese Schienenfahrzeuge verlaufen in der Regel gerade.
Die Schienenfahrzeuge zum Transport metallurgischer Behälter innerhalb eines Stahlwerks werden oft mit Elektromotoren angetrieben, die über auf Kabeltrommeln aufgerollte Kabel mit elektrischer Energie versorgt werden. Dabei ist es jedoch problematisch, Gleiskreuzungen zu überwinden, da ein
abgerolltes Kabel Schienenfahrzeuge auf einem querenden Gleis behindern kann.
Im Falle vorhandener Gleiskreuzungen werden daher oft
dieselgetriebene Schienenfahrzeuge verwendet. Auch in anderen Fällen, in denen die Schienenfahrzeuge bei dem Transport von Roheisen, Flüssigstahl oder Schlacke längere Transportwege zurücklegen müssen und Kabel oder Schleifleitungen zur
Energiezufuhr nicht verwendet werden können, werden die Schienenfahrzeugen meist mit Verbrennungsmotoren (vorwiegend Dieselaggregaten) angetrieben. Derartige Antriebe bedingen jedoch einen hohen Wartungsaufwand und hohe laufende Kosten, die durch Wartung, Service, Kraftstoff und Betankung
entstehen. Außerdem eignen sich derartige Antriebe nicht für den Betrieb in der Nähe eines Konverters oder Pfannenofens. Kommt es nämlich dort zu einem Unfall und dadurch zu einem Ausfall des Schienenfahrzeugs, besteht Explosionsgefahr durch den im Tank befindlichen Treibstoff.
Die Verwendung von Kabeln zum Antrieb der Schienenfahrzeuge ist außerdem kritisch, weil es im Konverter-Bereich immer wieder zu unbeabsichtigten Auswürfen wie Stahlspritzern oder seltener zu so genanntem Slopping (Überkochen des
Stahlkonverters) kommen kann. Bei einem solchen Zwischenfall kann das Versorgungskabel des Schienenfahrzeugs beschädigt werden, so dass ein Austausch des Kabels erforderlich wird. Daraus ergeben sich hohe Instandhaltungskosten, da es sich bei solchen Kabeln um Sonderanfertigungen mit sehr langen Lieferzeiten handelt. Insbesondere werden deshalb Kabel vorrätig gehalten, um im Falle einer Beschädigung eines Kabels schnell reagieren und das Kabel austauschen zu können.
Bekannte Alternativen zu mittels Versorgungskabeln oder Verbrennungsmotoren angetriebenen Schienenfahrzeugen sind seilgebundene Antriebe. Dabei hat ein Schienenfahrzeug selbst keinen Antrieb, sondern ein ortsfester Antrieb zieht an einem an dem Schienenfahrzeug montierten Seil, durch welches das Schienenfahrzeug vor und zurück bewegt wird. Diese Lösung birgt ein sehr hohes Sicherheitsrisiko, da das Seil reißen und Personen im Umkreis des Schienenfahrzeugs verletzt werden könnten. Außerdem kann das Seil auch durch unvorhersehbare Auswürfe wie Schlacke- und Stahlspritzer aus den
metallurgischen Aggregaten beschädigt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Schienenfahrzeug und ein verbessertes Transportsystem zum Transport metallurgischer Behälter anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des
Schienenfahrzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Transportsystems durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug zum Transport eines metallurgischen Behälters umfasst einen Antriebsstrang mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antrieb des
Schienenfahrzeugs, einen Akkumulator und ein
unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul, über das der Akkumulator aufladbar ist und der Antriebsmotor durch den Akkumulator mit elektrischer Energie versorgbar ist.
Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug zum Transport eines metallurgischen Behälters wird also mittels eines aufladbaren Akkumulators elektrisch angetrieben. Dadurch entfällt ein elektrisches Versorgungskabel, das in der Regel nur als teure Sonderanfertigung mit einer langen Lieferzeit verfügbar ist . Ferner ist eine einfache Überwindung von Gleiskreuzungen sowie von Kurven und Weichen möglich, ohne einen
Verbrennungsmotor, der hohe Anschaffungs- und Betriebskosten erfordert, einzusetzen. Darüber hinaus können bereits vorhandene Schienenfahrzeuge, die bisher mit
Versorgungskabeln angetrieben werden, oft in einfacher und kostengünstiger Weise zu erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugen umgerüstet werden, da sie bereits jeweils über einen
elektrischen Antriebsmotor verfügen, so dass sie nur noch mit einem geeigneten Akkumulator und einem unterbrechungsfreien Stromversorgungsmodul ausgerüstet werden müssen. Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass das
unterbrechungsfreie Stromversorgungsmodul einen
Gleichrichter, über den der Akkumulator aufladbar ist, und/oder einen Wechselrichter, dessen Eingang mit dem
Akkumulator elektrisch verbindbar ist und dessen Ausgang mit dem Antriebsstrang elektrisch verbunden ist, umfasst.
Durch den Gleichrichter kann der Akkumulator vorteilhaft mit Gleichspannung geladen werden, die aus einer Wechselspannung erzeugt wird. Ein dem Akkumulator nachgeschalteter
Wechselrichter ermöglicht vorteilhaft, einen herkömmlichen auf Wechselspannung ausgelegten Antriebsmotor mit der in dem Akkumulator gespeicherten Energie zu betreiben, so dass kein speziellerer Antriebsmotor verwendet werden muss.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine
elektrische Bypassschaltung zur Versorgung des
Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie mittels einer Kabelverbindung vor.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, das Schienenfahrzeug in einem Notfall, d. h. bei einem Ausfall des
unterbrechungsfreien Stromversorgungsmoduls und/oder des Akkumulators, über ein Versorgungskabel anzutreiben.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Antriebsstrang einen zwischen das unterbrechungsfreie
Stromversorgungsmodul und den Antriebsmotor geschalteten Frequenzumrichter aufweist . Vorzugsweise ist dabei eine Steuereinheit vorgesehen, mittels derer der Frequenzumrichter steuerbar ist .
Dadurch kann der Antriebsmotor vorteilhaft über den
Frequenzumrichter bzw. über die Steuereinheit gesteuert werden .
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine
Fahrzeugkommunikationseinheit vor, mittels derer Nachrichten von dem Schienenfahrzeug gesendet und/oder empfangen we können. Dabei ist die Fahrzeugkommunikationseinheit
vorzugsweise zum Empfangen von Nachrichten zur Steuerun Frequenzumrichters ausgebildet, wobei diese Nachrichten Steuereinheit zuführbar und von der Steuereinheit auswe sind. Die Fahrzeugkommunikationseinheit umfasst
beispielsweise eine Fahrzeugantenne zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Wellen.
Durch eine derartige Fahrzeugkommunikationseinheit kann einerseits vorteilhaft das Schienenfahrzeug durch
Übermittlung von Nachrichten an dessen
Fahrzeugkommunikationseinheit ferngesteuert werden.
Andererseits können mittels der Fahrzeugkommunikationseinheit Nachrichten über den Betriebszustand des Schienenfahrzeugs versendet werden, die zur Erstellung einer Onlinediagnose verwendet werden können, um die Verfügbarkeit des
Schienenfahrzeugs zu überwachen und eventuelle Fehlfunktionen oder Ausfälle des Schienenfahrzeugs oder einzelner
Komponenten des Schienenfahrzeugs erkennen und analysieren zu können .
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein
Rekuperationssystem zum Aufladen des Akkumulators mittels aus kinetischer Energie gewonnener elektrischer Energie vor.
Vorzugsweise umfasst das Rekuperationssystem eine
Rekuperationsbremse .
Dadurch kann vorteilhaft auch kinetische Energie,
insbesondere Bremsenergie, des Schienenfahrzeugs zum Aufladen des Akkumulators genutzt werden.
Ein erfindungsgemäßes Transportsystem zum Transport
metallurgischer Behälter umfasst ein erfindungsgemäßes
Schienenfahrzeug, ein von dem Schienenfahrzeug befahrbares Gleis und eine Ladestation, mittels derer der Akkumulator des Schienenfahrzeugs aufladbar ist. Ein derartiges Transportsystem ermöglicht den Transport metallurgischer Behälter mittels erfindungsgemäßer
Schienenfahrzeuge mit den oben genannten Vorteilen. Vorzugsweise weist die Ladestation zur Aufladung des
Akkumulators des Schienenfahrzeugs eine Ladebuchse auf und das Schienenfahrzeug weist eine Stromabnehmereinheit mit einem in die Ladebuchse einführbaren Ladestecker auf. Dies ermöglicht vorteilhaft eine einfache Aufladung des
Akkumulators des Schienenfahrzeugs über dessen Ladestecker und die Ladebuchse der Ladestation.
Vorzugsweise weist die Ladestation ferner ein
Ladestationsgehäuse auf.
Dadurch können die elektrischen Komponenten der Ladestation vorteilhaft vor thermischen und mechanischen Einwirkungen, z. B. durch Stahl- oder Schlackespritzer, geschützt werden.
Das Schienenfahrzeug weist vorzugsweise eine elektrische Bypassschaltung zur Versorgung des Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie mittels einer Kabelverbindung auf und die Ladestation weist ein mit dem Schienenfahrzeug
verbindbares Kabel zur Versorgung des Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie über die elektrische Bypassschaltung auf .
Diese ermöglicht in einem Notfall, d. h. bei einem Ausfall des unterbrechungs freien Stromversorgungsmoduls und/oder des Akkumulators, das Schienenfahrzeug über ein Versorgungskabel anzutreiben, das an der Ladestation verfügbar ist.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
FIG 1 ein Transportsystem zum Transport metallurgischer
Behälter in einer Seitenansicht,
FIG 2 ein Blockdiagramm eines Schienenfahrzeugs zum
Transport eines metallurgischen Behälters, und
FIG 3 eine perspektivische Darstellung einer Stromschiene mit einem Einführtrichter einer Ladestation.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt ein Transportsystem 1 zum Transport
metallurgischer Behälter 3 in einer Seitenansicht. Das
Transport System 1 umfasst ein Schienenfahrzeug 5, ein von dem Schienenfahrzeug 5 befahrbares Gleis 7 und eine
Ladestation 9.
Das Schienenfahrzeug 5 umfasst einen Antriebsstrang 10 mit einem Frequenzumrichter 17 und einem elektrischen
Antriebsmotor 11 zum Antrieb des Schienenfahrzeugs 5, einen Akkumulator 13, ein unterbrechungsfreies
Stromversorgungsmodul 15, eine Steuereinheit 19, eine
Fahrzeugkommunikationseinheit 21 mit einer
Fahrzeugantenne 22, eine Stromabnehmereinheit 23 mit einem Ladestecker 24 sowie wenigstens ein Netzgerät 25 (siehe Figur 2) für die Steuereinheit 19 und die
Fahrzeugkommunikationseinheit 21. Mit Ausnahme der
Fahrzeugantenne 22 und des Ladesteckers 24 sind diese
Komponenten in einem Maschinenraum 27 des Schienenfahrzeugs 5 angeordnet und daher in Figur 1 nur gestrichelt oder gar nicht dargestellt.
Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm des Schienenfahrzeugs 5. Das unterbrechungsfreie Stromversorgungsmodul 15 weist einen Gleichrichter 29 und einen Wechselrichter 31 auf. Ein Eingang des Gleichrichters 29 ist mittels einer Schalteinheit 32 mit der Stromabnehmereinheit 23 verbindbar. Ein Ausgang des Gleichrichters 29 ist mit dem Akkumulator 13 und einem
Eingang des Wechselrichters 31 verbunden. Der Eingang des
Wechselrichters 31 ist mit dem Ausgang des Gleichrichters 29 und dem Akkumulator 13 verbunden. Ein Ausgang des
Wechselrichters 31 ist mit einem Eingang des
Frequenzumrichters 17 und über das wenigstens eine
Netzgerät 25 mit der Steuereinheit 19 und der
Fahrzeugkommunikationseinheit 21 verbunden. Ein Ausgang des Frequenzumrichters 17 ist mit dem Antriebsmotor 11 verbunden.
Die Steuereinheit 19 ist zur Steuerung des
Frequenzumrichters 17 und darüber des Antriebsmotors 11 ausgebildet. Die Fahrzeugkommunikationseinheit 21 ist zum Senden und Empfangen von mittels elektromagnetischer Wellen übermittelter Nachrichten über die Fahrzeugantenne 22 ausgebildet. Von der Fahrzeugkommunikationseinheit 21 empfangene Nachrichten sind der Steuereinheit 19 zuführbar, so dass der Frequenzumrichter 17 über die Steuereinheit 19 durch von der Fahrzeugkommunikationseinheit 21 empfangene Nachrichten steuerbar ist. Die Steuereinheit 19 ist ferner dazu ausgebildet, Nachrichten über einen Betriebszustand des Schienenfahrzeugs 5, insbesondere des Frequenzumrichters 17, zu verfassen und der Fahrzeugkommunikationseinheit 21 zum Versenden zuzuführen.
Der Akkumulator 13 ist vorzugsweise als ein langlebiger, tiefentladbarer und kostengünstiger Akkumulator 13,
beispielsweise als ein Blei-Gel-Akkumulator ausgebildet, kann aber auch z. B. als ein Lithium-Polymer- oder Lithium-Eisenoder Nickel-Metallhydrid- oder Nickel-Cadmium-Akkumulator oder als ein Akkumulator 13 anderen Typs ausgebildet sein. Die Größe und das Gewicht des Akkumulators 13 sind in diesem Fall relativ unwesentlich, da übliche metallurgische
Behälter 3 z. B. zum Transport von mehr als 200 t
Metallschmelze ausgelegt sind, so dass selbst ein Akkumulator 13 mit einer Masse von beispielsweise etwa 2 t dagegen kaum ins Gewicht fällt.
Die Ladestation 9 umfasst ein Ladestationsgehause 33, in dem eine Ladebuchse 35 und eine Stationskommunikationseinheit 37 angeordnet und dadurch vor thermischen und mechanischen Einwirkungen, z. B. durch Stahl- oder Schlackespritzer, geschützt sind. Die Ladebuchse 35 weist ein aus dem
Ladestationsgehause 33 herausgeführtes Verbindungselement 39 auf, in das der Ladestecker 24 einführbar ist. Die
Stationskommunikationseinheit 37 weist eine aus dem
Ladestationsgehause 33 herausgeführte Stationsantenne 41 auf und ist zum Senden und Empfangen von mittels
elektromagnetischer Wellen übermittelter Nachrichten über die Stationsantenne 41 ausgebildet, so dass Nachrichten zwischen der Stationskommunikationseinheit 37 und der
Fahrzeugkommunikationseinheit 21 ausgetauscht werden können. Statt einer in die Ladestation 9 integrierten
Stationskommunikationseinheit 37 kann auch eine von der Ladestation 9 getrennte Kommunikationseinheit vorgesehen sein .
Die Ladestation 9 und das Schienenfahrzeug 5 weisen
zueinander korrespondierende Stoßfänger 43, 45 auf, die bei einer Kopplung des Schienenfahrzeugs 5 an die Ladestation 9 Aufprallenergie aufnehmen.
Ferner weist das Schienenfahrzeug 5 eine elektrische
Bypassschaltung 46 zur Versorgung des Schienenfahrzeugs 5 mit elektrischer Energie mittels einer Kabelverbindung auf, und die Ladestation 9 weist ein mit dem Schienenfahrzeug 5 verbindbares Kabel 47 zur Versorgung des Schienenfahrzeugs 5 mit elektrischer Energie über die elektrische
Bypassschaltung 46 auf. Das Kabel 47 ist auf einer
Kabeltrommel 49 aufgerollt und dient der Versorgung des
Schienenfahrzeugs 5 mit elektrischer Energie in einem Notfall bei einem Ausfall des unterbrechungsfreien
Stromversorgungsmoduls 15 und/oder des Akkumulators 13. In dem in Figur 2 dargestellten Aus führungsbeispiel ist die Bypassschaltung 46 in das unterbrechungsfreie
Stromversorgungsmodul 15 integriert und mittels der
Schalteinheit 32 mit der Stromabnehmereinheit 23 verbindbar, so dass sie den Gleichrichter 29 und den Wechselrichter 31 überbrückt .
Figur 2 zeigt auch ein optionales Rekuperationssystem 48 zum Aufladen des Akkumulators 13 mittels aus kinetischer Energie gewonnener elektrischer Energie. Vorzugsweise umfasst das Rekuperationssystem 48 eine Rekuperationsbremse, die
beispielsweise den Antriebsmotor 11 als Generator betreibt.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines
Verbindungselements 39 der Ladebuchse 35. Das
Verbindungselement 39 umfasst eine Stromschiene 51 und einen an einem von dem Ladestationsgehäuse 33 abgewandten Ende der Stromschiene 51 angeordneten Einführtrichter 53 zur Aufnahme des Ladesteckers 24 des Schienenfahrzeugs 5. Die
Stromschiene 51 ist vorzugsweise fünfpolig mit drei
Außenleitern, einem Neutralleiter und einem Schutzleiter ausgebildet. Alternativ, insbesondere für Schienenfahrzeuge 5 mit weniger leistungsstarken Antriebsmotoren 11, kann die Stromschiene 51 auch dreipolig ausgeführt sein.
Ein spezielles Ladegerät wird in der Ladestation 9 nicht benötigt, da das unterbrechungsfreie Stromversorgungsmodul 15 den Gleichrichter 29 aufweist. Die Stromschiene 51 kann daher beispielsweise direkt an eine Wechselspannung im Bereich von 380 V bis 415 V angeschlossen werden. Vorteil hierbei ist auch, dass mit relativ geringem Material- und Kostenaufwand zusätzliche Sub-Ladestationen entlang des Gleises 7
angeordnet werden können.
Die Ladestation 9 ist vorzugsweise an einer Stelle entlang des Gleises 7 angeordnet, an der für das Schienenfahrzeug 5 lange Standzeiten vorgesehen sind, so dass diese Standzeiten zum Aufladen des Akkumulators 13 genutzt werden können. Eine derartige Stelle kann sich beispielsweise unter einem
Aggregat, z. B. einem Konverter oder Pfannenofen, befinden oder eine andere Warteposition des Schienenfahrzeugs 5 sein. Der Akkumulator 13 ist über den Gleichrichter 29 aufladbar, wenn die Stromabnehmereinheit 23 mit der Ladebuchse 35 elektrisch verbunden ist.
Der Akkumulator 13 ist dazu ausgelegt, im aufgeladenen
Zustand sämtliche elektrischen Komponenten des
Schienenfahrzeugs 5, d. h. den Frequenzumrichter 17, den Antriebsmotor 11, das wenigstens eine Netzgerät 25, die Steuereinheit 19 und die Fahrzeugkommunikationseinheit 21, mit elektrischer Energie zu versorgen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 TransportSystem
3 metallurgischer Behälter
5 Schienenfahrzeug
7 Gleis
9 Ladestation
11 Antrie smotor
13 Akkumulator
15 unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul
17 Frequenzumrichter
19 Steuereinheit
21 Fahrzeugkommunikationseinheit
22 Fahrzeugantenne
23 Stromabnehmereinheit
24 Ladestecker
25 Netzgerät
27 Maschinenraum
29 Gleichrichter
31 Wechselrichter
32 Sehalteinheit
33 Ladestationsgehäuse
35 Ladebuchse
37 Stationskommunikationseinheit
39 Verbindungselernent
41 Stationsantenne
43, 45 Stoßfänger
46 BypassSchaltung
47 Kabel
48 RekuperationsSystem
49 Kabeltrommel
51 Stromschiene
53 Einführtriehter

Claims

Patentansprüche
1. Schienenfahrzeug (5) zum Transport eines metallurgischen Behälters (3) , das Schienenfahrzeug (5) umfassend
- einen Antriebsstrang (10) mit einem elektrischen
Antriebsmotor (11) zum Antrieb des Schienenfahrzeugs (5),
- einen Akkumulator (13)
- und ein unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul (15) , über das der Akkumulator (13) aufladbar ist und der
Antriebsmotor (11) durch den Akkumulator (13) mit
elektrischer Energie versorgbar ist .
2. Schienenfahrzeug (5) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das unterbrechungsfreie
Stromversorgungsmodul (15) einen Gleichrichter (29) umfasst, über den der Akkumulator (13) aufladbar ist.
3. Schienenfahrzeug (5) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet, dass das unterbrechungsfreie
Stromversorgungsmodul (15) einen Wechselrichter (31) umfasst, dessen Eingang mit dem Akkumulator (13) elektrisch verbindbar ist und dessen Ausgang mit dem Antriebsstrang (10) elektrisch verbunden ist .
4. Schienenfahrzeug (5) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
gekennzeichnet durch eine elektrische Bypassschaltung (46) zur Versorgung des Schienenfahrzeugs (5) mit elektrischer Energie mittels einer Kabelverbindung.
5. Schienenfahrzeug (5) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (10) einen zwischen das unterbrechungsfreie Stromversorgungsmodul (15) und den Antriebsmotor (11) geschalteten
Frequenzumrichter (17) aufweist.
6. Schienenfahrzeug (5) nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (19), mittels derer der Frequenzumrichter (17) steuerbar ist.
7. Schienenfahrzeug (5) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
gekennzeichnet durch eine Fahrzeugkommunikationseinheit (21), mittels derer Nachrichten von dem Schienenfahrzeug (5) gesendet und/oder empfangen werden können.
8. Schienenfahrzeug (5) nach den Ansprüchen 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Fahrzeugkommunikationseinheit (21) zum Empfangen von
Nachrichten zur Steuerung des Frequenzumrichters (17) ausgebildet ist, und dass diese Nachrichten der
Steuereinheit (19) zuführbar und von der Steuereinheit (19) auswertbar sind.
9. Schienenfahrzeug (5) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Fahrzeugkommunikationseinheit (21) eine Fahrzeugantenne (22) zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Wellen umfasst .
10. Schienenfahrzeug (5) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche ,
gekennzeichnet durch ein Rekuperationssystem (48) zum
Aufladen des Akkumulators (13) mittels aus kinetischer
Energie gewonnener elektrischer Energie.
11. Schienenfahrzeug (5) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Rekuperationssystem (48) eine Rekuperationsbremse umfasst.
12. Transport System (1) zum Transport metallurgischer
Behälter (3), das Transportsystem (1) umfassend
- ein Schienenfahrzeug (5) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche , - ein von dem Schienenfahrzeug (5) befahrbares Gleis (7)
- und eine Ladestation (9), mittels derer der
Akkumulator (13) des Schienenfahrzeugs (5) aufladbar ist.
13. Transport System (1) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (9) zur
Aufladung des Akkumulators (13) des Schienenfahrzeugs (5) eine Ladebuchse (35) aufweist und das Schienenfahrzeug (5) eine Stromabnehmereinheit (23) mit einem in die
Ladebuchse (35) einführbaren Ladestecker (24) aufweist.
14. Transport System (1) nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (9) ein
Ladestationsgehäuse (33) aufweist.
15. Transport System (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenfahrzeug (5) eine elektrische Bypassschaltung (46) zur Versorgung des
Schienenfahrzeugs (5) mit elektrischer Energie mittels einer Kabelverbindung aufweist und die Ladestation (9) ein mit dem Schienenfahrzeug (5) verbindbares Kabel (47) zur Versorgung des Schienenfahrzeugs (5) mit elektrischer Energie über die elektrische Bypassschaltung (46) aufweist.
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