WO2022249026A1

WO2022249026A1 - Vorrichtung zur halterung einer deckenstromschiene und anordnung umfassend ein auslegersystem aus zumindest zwei vorrichtungen zur halterung einer deckenstromschiene und eine deckenstromschiene

Info

Publication number: WO2022249026A1
Application number: PCT/IB2022/054798
Authority: WO
Inventors: Bruno Casali; Matthias Brunner
Original assignee: Furrer + Frey Ag
Priority date: 2021-05-23
Filing date: 2022-05-23
Publication date: 2022-12-01
Also published as: AU2022282642A1; KR20240011704A; DE102021113375A1; CN117377587A; EP4347309A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Halterung einer Deckenstromschiene (10), welche der elektrischen Energieversorgung eines Schienenfahrzeugs dient, wobei die Vorrichtung einen Auslegerarm (1, 1', 1'', 1''') und eine Haltevorrichtung (7, 7', 7'', 7''') zur Festlegung des Auslegerarms (1, 1', 1'', 1''') an einem Untergrund aufweist; wobei der Auslegerarm (1, 1', 1'', 1''') zumindest zwei Auslegerschenkel (2,2a', 2b', 2'', 2''', 3, 3a', 3b', 3'', 3a''', 3b''') aufweist, wobei die Deckenstromschiene (10) verschwenkbar an einem ersten der Auslegerschenkel (3, 3a', 3b', 3'', 3a''', 3b''') gehalten ist und wobei eine Haltevorrichtung (7, 7', 7'', 7''') verschwenkbar an einem zweiten der Auslegerschenkel (2,2a', 2b', 2'', 2''') gehalten ist; und wobei die beiden Auslegerschenkel (2,2a', 2b', 2'', 2''', 3, 3a', 3b', 3'', 3a''', 3b''') über ein Gelenk (5, 5', 5'', 5''') miteinander verbunden sind; sowie eine Anordnung umfassend zumindest ein Auslegersystem mit zumindest zwei Vorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Deckenstromschiene (10) zur Energieversorgung mit einem Schienenfahrzeug.

Description

Vorrichtung zur Halterung einer Deckenstromschiene und Anordnung umfassend ein Auslegersystem aus zumindest zwei Vorrichtungen zur Halterung einer Deckenstromschiene und eine

Deckenstromschiene

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und ein daraus gebildetes Auslegersystem dient der Verschwenkung von Deckenstromschienen. Diese Technologie findet vorrangig Verwendung in Depotanlagen und Werkstätten.

Bevor ein Zug gewartet werden kann, muss die Deckenstromschiene ausgeschaltet werden. Direkt vor dem Depot befindet sich deswegen ein Streckentrenner, der sichergestellt, dass nur dieses eine Gleis der Halle ausgeschaltet wird. Anschliessend wird die Deckenstromschiene geerdet. Nun kann sie entfernt werden. Sobald sie ihre Endposition erreicht, erfolgt die Freigabe für den Zugang zur Dacharbeitsbühne, damit die Wartungsarbeiten beginnen können.

Das Entfernen der Deckenstromschiene aus dem Bereich oberhalb des Fahrzeugs hat Vorteile einer verbesserten Zugänglichkeit und erhöht die Sicherheit während der Wartung.

Bislang erfolgte dieses Entfernen der Deckenstromschiene durch eine horizontale Schwenkbewegung der Deckenstromschiene weg von dem Bereich oberhalb des Fahrzeugs. Diese Situation ist in Fig. 11 dargestellt. Die Deckenstromschiene 10a ist dabei an einem Auslegersystem umfassend zumindest zwei Ausleger la, vorzugsweise jedoch eine Vielzahl von Auslegern, befestigt. Diese verfügen über jeweils einen schwenkbar gelagerten Auslegerarm, welcher an seiner Festlegung rotierbar gelagert ist und sich sodann starr über einen Abstand X bis zur Fahrdraht-Aufhängung der Deckenstromschiene 10 erstreckt. Wie aus Fig. 11 erkennbar wird die Deckenstromschiene 10a zu Wartungszwecken von einem eingeschwenkten Zustand 200a über dem Fahrzeug in einen ausgeschwenkten Zustand 300a versetzt. Dabei bedeutet „ausgeschwenkt" dass die Deckenstromschiene 10a durch eine Schwenkbewegung aus dem Bereich oberhalb des Fahrzeugs entfernt wird. Es ist somit ein Wegklappen der Deckenstromschiene 10a. Die Segmentlänge Y eines Auslegersystems mit daran festgelegter Deckenstromschiene beträgt in Fig. 11 vorzugsweise 200 m, wobei sich zwei Segmentlängen zu einer Gesamtlänge Z ergänzen. Der Abstand A gibt den Abstand zweier Ausleger des Auslegersystems an. Weiterhin weist die Deckenstromschiene zumindest eine Trennstelle 100a auf, an welcher die Deckenstromschiene des Depots von der normalen Fahrschiene bzw. Außenfahrschiene 400a des Fahrzeugs getrennt werden muss. In Fig. 11 ist ein Durchfahrts-Depot dargestellt, an welcher in beiden Ein- und Ausfahrtsbereichen des Depots 500a jeweils eine solche Trennstelle 100a angeordnet ist. Die Kopplung an der Trennstelle erfolgt über eine Schrägbewegung der Deckenstromschiene auf die Außenstromschiene zu. Aufgrund des Verfahrwegs bei Kontakt muss zudem die Trennstelle entsprechend lang definiert werden. Die Bewegung der Kontaktelemente gegeneinander nach deren Berührung ist vergleichsweise lang.

Diese Konstruktion hat sich grundsätzlich bewährt. Allerdings muss bei der Planung der Depotgesamtlänge D bei dieser Art des Auslegersystems stets die Auslegerlänge X und ggf. auch die Restlänge der über den randseitigen Ausleger hinausgehenden Deckenstromschiene bei der Planung der Baulänge des Depots berücksichtigt werden. Diese zur Verschwenkung notwendige Zusatzlänge F ist ungenutzter Platz innerhalb des Depots. Sie vergrößert die Baulänge des Depots 500a und weist damit verbundene Nachteile, z.B. mehr Baumaterial, usw. auf. Weiterhin ist ein langer Kontaktweg der sich berührenden elektrischen Kontakte bis zum Erreichen der Endposition im Bereich der Trennstelle aus Gründen der erhöhten Abnutzung von Nachteil.

Ausgehend von der vorgenannten Betrachtung ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Deckenstromschiene mit einem Auslegersystem bereitzustellen, welches einen mit geringeren Raumbedarf benötigt und den mechanischen Verschleiß an der Trennstelle zu einer herkömmlichen, insbesondere unbeweglich montierten, Fahrschiene reduziert oder die Verbindungsvarianten zur Realisierung der Trennstelle erhöht.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Auslegerarm und eine Haltevorrichtung zur Halterung des Auslegerarms an einem Untergrund aus. Der Auslegerarm ist ausgebildet zur Halterung einer Deckenstromschiene. Eine Deckenstromschiene verfügt bekannterweise über einen Fahrdraht zur Kontaktierung mit einem Pantographen. Der Fahrdraht ist typischerweise klemmend in der Haltevorrichtung z.B. über Klemmschenkel gehalten.

Der Auslegerarm sollte für entsprechende Traglasten zur Halterung der Deckenschiene konzipiert sein und auch die weiteren Randbedingungen für die Halterung einer Deckenstromschiene erfüllen. Die Deckenstromschiene wiederum ist ausgelegt zur Energieversorgung eines Schienenfahrzeugs.

Der Auslegerarm kann eine erste Haltevorrichtung zur Halterung der Deckenstromschiene aufweisen. Dies kann ein Adapter sein, welcher unmittelbar mit der Haltevorrichtung des Fahrdrahtes der Deckenstromschiene verbunden sein kann. Allerdings sind auch mittelbare Halterungen denkbar.

Der Auslegerarm ist zudem, insbesondere verschwenkbar, mit einer zweite Haltevorrichtung zur Festlegung des Auslegerarms an einem Untergrund, beispielsweise einem Mast, verbunden. Die Haltevorrichtung kann dabei vorzugsweise derart konzipiert sein, dass die Ausschwenkbewegung des Auslegerarms horizontal erfolgt, also parallel zur Bodenebene des Fahrzeugs und insbesondere senkrecht zum Fahrbahnverlauf des betreffenden Schienenfahrzeugs, mit dem die Deckenstromschiene kontaktierbar ist.

Der Auslegerarm weist zumindest zwei Auslegerschenkel auf, wobei die Deckenstromschiene verschwenkbar an einem der Auslegerschenkel angeordnet ist.

Die zweite Haltevorrichtung bzw. die Halterung für den Auslegerarm am Untergrund kann verschwenkbar an dem jeweils anderen Auslegerschenkel angeordnet sein.

Der Auslegerarm kann vorzugsweise in konstruktiv einfacher Weise nur zwei Auslegerschenkel ausweisen, es ist jedoch auch möglich mehr als diese zwei Auslegerschenkel vorzusehen, beispielsweise analog zur Geometrie eines Pantographen vier Auslegerschenkel, als Scherengelenk oder dergleichen

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bevorzugt ist der Auslegerarm als Gelenkarm ausgebildet, vorzugsweise so dass die beiden Auslegerschenkel über ein Gelenk miteinander verbunden sind.

Anders als im Stand der Technik wird die Deckenstromschiene nicht in einer Kreisbewegung von der Oberseite des Schienenfahrzeugs weggeführt, sondern in einer Linearbewegung oder einer Bewegung auf einer sich im Verlauf der Bewegung reduzierenden Kreisbahn. Beide Varianten verringern den benötigten Bauraum des Depots und sorgen zugleich für eine verringerte Kontaktstrecke bei der Kontaktierung an der Trennstelle.

In Längsrichtung des zweiten Auslegerschenkels, vorzugsweise parallel dazu, kann eine Verdrehsicherung des Gelenks, vorzugsweise in Form einer Zugstange, angeordnet sein. Diese erlaubt zudem eine verbesserte Kraftverteilung der Last des Auslegerarms.

Das Gelenk kann zumindest ein Drehgelenk umfassen oder als Drehgelenk ausgebildet sein. Das bedeutet allerdings nicht, dass lediglich eine Rotationsachse vorgesehen sein muss. Vorzugsweise umfasst das Gelenk zwei achsparallel zueinander verlaufende Achsbolzen, welche zwei parallele nebeneinandergeordnete Rotationsachsen definieren. Ein jeder der Achsbolzen liegt dabei bevorzugt jeweils in einer endständig am Auslegerschenkel angeordneten Bolzenaufnahme ein, so dass der Auslegerschenkel rotierbar um den Achsbolzen herum gelagert ist.

Die Achsbolzen können mit einer Fixiervorrichtung zur Fixierung des Abstands der Achsbolzen verbunden sein. Die Fixiervorrichtung kann eine oder besonders bevorzugt zur besseren Kraftverteilung zwei Fixierplatten aufweisen, welche vorzugsweise endständig an den Achsbolzen festgelegt sind.

Das Gelenk kann für die Gewährleistung eines Gleichlaufs der beiden Auslegerschenkel eine Verzahnung der Auslegerschenkel aufweisen. Dies kann vorzugsweise durch zwei ineinandergreifende Zahnräder erfolgen, wobei jeweils eines der Zahnräder mit jeweils einem der Auslegerschenkel fest verbunden ist.

Der die Vorrichtung kann zudem zumindest eine Vorrichtung zur Aufnahme der Durchbiegung des Auslegerarms aufweisen. Dies kann vorzugsweise durch ein in Längsrichtung des zweiten Auslegerschenkels verlaufendes Auslegerseil erfolgen. Dieses muss allerdings nicht zwingend parallel zum zweiten Auslegerschenkel verlaufen, sondern vorzugsweise in einem Winkel von mehr als 5° zu diesem, wobei der Winkel sich ausgehend vom Gelenk zur Haltevorrichtung hin öffnet.

Alternativ oder besonders bevorzugt zusätzlich kann die Vorrichtung zur Aufnahme der Durchbiegung eine oder mehrere endständig im Verbindungsbereich des zweiten Auslegerschenkels mit der zweiten Haltevorrichtung vorgesehene Einstellschrauben aufweisen, über welche die Ausrichtung, insbesondere die Winkellage des Auslegerschenkel gegenüber der Haltevorrichtung am Untergrund einstellbar ist.

Der erste Auslegerschenkel kann vorteilhaft einen Isolator, insbesondere ein Isolator aus einem Nichtleiter-Festkörper, aufweisen. Entsprechende Isolatoren aus Keramik, Porzellan oder dergleichen sind in der Elektrotechnik bekannt.

Weiterhin kann der Auslegerarm eine Vorrichtung zur Zwangserdung im ausgefahrenen Zustand aufweisen, in welchem der Winkel zwischen den beiden Auslegerschenkeln minimal ist.

Weiterhin erfindungsgemäß ist eine Anordnung umfassend zumindest ein Auslegersystem mit zumindest zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen und eine Deckenstromschiene zur Energieversorgung eines Schienenfahrzeugs, welche von den Auslegerarmen verschwenkbar gehalten wird.

Es ist von Vorteil, wenn die Deckenstromschiene der Anordnung zumindest ein Koppelelement einer Trennstelle aufweist, wobei das Koppelelement senkrecht zum Längsverlauf der Deckenstromschiene in ein komplementäres Koppelelement einsteckbar ist. Die bisherige Kopplung erfolgte stets schräg, allerdings nicht senkrecht zum Längsverlauf der Deckenstromschiene. Dies reduziert den mechanischen Verschleiß der Koppelelemente und erhöht die konstruktive Freiheit bei der Konzipierung der Koppelelemente, die beispielsweise nunmehr auch als einfache Steckverbindung und nicht wie bisher als Gleitkontakt realisierbar sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Anordnung innerhalb einer Werkhalle;

Fig. 2 Perspektivansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 3 Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 Perspektivansicht eines Antriebs der Vorrichtung;

Fig. 5 Unteransicht eines Teilausschnitts der Befestigung und Lagerung einer hinteren Auslegerschenkel und deren Verbindung mit dem Antrieb;

Fig. 6 Detailansicht eines Gelenks zwischen einer vorderen und einer hinteren Auslegerschenkel eines Auslegerarms;

Fig. 7 Seitenansicht des Auslegerarms;

Fig. 8 Perspektivansicht einer vorderen Auslegerschenkel des Auslegerarms;

Fig. 9 Perspektivansicht des Auslegerarms in ausgeschwenkter Position mit Kontaktierung zu einer Zwangserdung;

Fig. 10 Ansicht der Trennstelle einer durch die Vorrichtung horizontal beweglichen Deckenstromschiene;

Fig. 11 schematische Ansicht eines verschwenkbaren Deckenstromschienensystems nach dem Stand der Technik; Fig. 12 Perspektivansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Erfindung;

Fig. 13 Perspektivansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Erfindung; und

Fig. 14 Perspektivansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Verschwenkung von Deckenstromschienen. Diese Technologie findet vorrangig Verwendung in Depotanlagen und Werkstätten kann allerdings auch in Tunneln eingesetzt werden. H ier es für die Wartung, beispielsweise eines Zuges, wichtig, ihn zunächst in den Wartungsbereich zu transportieren. Diese Aufgabe wird durch die Bestromung des Fahrzeuges durch die Deckenstromschiene übernommen. Sodann muss die Deckenstromschiene aus Gründen der Reparatur- und Revisionsarbeiten ausgeschaltet und vom Fahrzeug entfernt werden, so dass durch die verbesserte Zugänglichkeit die Wartungsarbeiten effizienter und zugleich auf gefahrlos durchgeführt werden können.

Die Erfindung setzt nunmehr bei der Idee an, anders als bislang eine Vorrichtung mit einem mehrteiligen Auslegerarm mit zumindest zwei Auslegerschenkeln und einer Flaltevorrichtung zum Verschwenken der Deckenstromschiene einzusetzen, bei welchem die Auslegerschenkel der Auslegerarme über ein Gelenk miteinander verbunden sind.

Fig. 1 zeigt in Gegenüberstellung zur Fig. 11 die Vorteile eines solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Auf den Seiten des Depots befinden sich die Ein- und Ausfahrten für den Zug. Der elektrische Kontakt ist die Trennstelle des Systems. Im eingeschwenkten Zustand ist er die elektrische Verbindung zwischen der Deckenstromschiene und der horizontal verschiebbaren Deckenstromschiene. Wird nun weggeschwenkt, trennt sich der Kontakt, damit die Deckenstromschiene wegbewegt werden kann.

Die Auslegerarme generieren die Bewegung. Sie sind so aufgebaut, dass die Deckenstromschiene keine Bewegung in ihrer Längsachse ausführt, sondern nur in der Querachse machen kann. Somit kann mit diesem System die komplette Halle des Depots ausgenutzt werden.

Die Verfahrung der Deckenstromschiene 10 erfolgt durch die als Gelenkarme ausgebildeten Auslegerarme nicht schräg, sondern in einer Art Parallelverschiebung geradlinig, insbesondere auf einem linearen Pfad, zwischen der ausgeschwenkten Lage 300 und der eingeschwenkten Lage 200. Die Trennstelle 100 wird somit senkrecht - nicht wie bisher schräg - von der verfahrbaren Deckenstromschiene angefahren. Daraus ergibt sich ein kürzerer Kopplungsweg bis zur Endposition. Dies wird insbesondere auch aus der Detaildarstellung der Trennstelle aus Fig. 10 deutlich. Insgesamt wird auch die Baulänge des Depots kürzer.

Fig. 2 zeigt im Detail die Anordnung eines Auslegerarms 1 des Auslegersystems mit der daran festgelegten Deckenstromschiene 10. Vorteilhafterweise sollte ein entsprechendes Auslegersystem zumindest zwei oder mehrere solcher Auslegerarme 1 aufweisen, sowie vorzugsweise endständig an der Deckenstromschiene eine elektrische Schnittstelle zu einer benachbarten Deckenstrom- oder Fahrschiene.

Der Auslegerarm 1 umfasst in seiner Ausgestaltung als Gelenkarm zumindest zwei Auslegerschenkel 2 und 3, welche über ein Gelenk 5 miteinander verbunden sind.. Ein hinterer Auslegerschenkel 2 weist auf der endständig gegenüberliegenden Seite des Gelenks eine schwenkbar um eine Rotationsachse RI gelagerte Festlegung an einer Halterung 7 zur Fixierung der erfindungsgemäßen Anordnung an einem Untergrund auf.

Ein vorderer Auslegerschenkel 3 weist demgegenüber einen auf der endständig gegenüberliegenden Seite des Gelenks 5 eine schwenkbar um eine Rotationsachse R3 gelagerte Festlegung an einer Halterung zur Fixierung der Deckenschiene 10 an dem Auslegerarm 1 auf.

Der hintere Auslegerschenkel 2 umfasst ein längliches vom Gelenk 5 abgehendes Profil und senkrecht dazu einen verschwenkbar gelagerten Querverbinder 8. Weiter weist der Auslegerarm einen Antrieb 4 auf, welcher über einen Mitnehmer mit dem Querverbinder 8 verbunden ist und dadurch den Auslegerarm 1 in eine Rotationsbewegung um die Schwenkachse RI versetzt. Die Verbindung kann derart erfolgen, dass der Querverbinder dabei gegenüber dem Mitnehmer linear verschieblich ist.

Der Querverbinder 8 ist u-förmig ausgebildet, wobei die Verbindung mit dem Profil der hintere Auslegerschenkel 2 entlang der Bodentraversen des Querverbinders erfolgt und die Verbindung mit der Halterung 7 durch zwei, vorzugsweise parallel, aus der Bodentraversen 90 hervorstehenden Schenkel 82, 89. Diese Schenkel 82, 89 weisen jeweils eine Öffnung zur Durchführung eines Achsbolzens 83 auf, welcher den Querverbinder 8 verschwenkbar mit der Halterung 7 verbindet.

Die Halterung 7 umfasst eine Konsolenplatte 71 zur Anordnung auf einem Untergrund, z.B. einer Wand oder einem Träger, wie einem Stahl T-Träger mittels von Befestigungsmitteln wie z.B. Schrauben 72. In entgegengesetzter Richtung steht aus der Konsolenplatte 71 zwei Ankerflügel 81 mit jeweils einer Öffnung zur Durchführung des Achsbolzens 83 hervor. Die Längsachsen der Achsbolzen sind coaxial ausgerichtet und definieren eine erste Schwenk- bzw. Rotationsachse RI im Bereich der Halterung 7.

Der Antrieb 4 kann gesondert zur Halterung 7 über eine Konsole 48 durch Befestigungsmittel 47 an einem Untergrund montiert sein. Er ist im Detail in Fig. 4 dargestellt. Der Antrieb 4 weist einen Motor 41 auf und zur Verbesserung der Übersetzung auf den Mitnehmer 42 ein Getriebe. Im Fall der Variante der Fig. 4 handelt es sich um zwei miteinander gekoppelte Schneckengetriebe 43, 44, wobei die Schneckengetriebe jeweils ein bevorzugtes Übersetzungsverhältnis zwischen 1:30 bis 1:100 aufweisen können.

Zur Zustandsbestimmung des Auslegerarms, also ob ein voll eingefahrener, ausgefahrener oder teileingefahrener Zustand vorliegt, weist der Antrieb 4 zumindest einen Sensor 46 auf, welcher die Position und die Umdrehungsanzahl von zumindest einer rotierbar-gelagerten Mitnehmerplatte 45 erfasst.

Die gleiche Dreh- bzw. Schwenkbewegung, welche die Mitnehmerplatten 45 antreibt, wird auch zum Antrieb eines Mitnehmers 42 genutzt, welcher mit der Motorwelle RM des Motors 41 verbunden ist.

Der Motor 41 treibt die zwei Schneckenradgetriebe 43, 44 an. Das erste weist in der konkreten Ausführungsvariante ein Übersetzungsverhältnis von 1:40 auf, das zweite 1:60. Somit entsteht eine Gesamtübersetzung von 1:2400. Der kann beispielsweise Motor mit 1350 1/min drehen und benötigt somit 26 Sekunden, um die Verschwenkbarkeit um 90° zu ermöglichen. Die zwei Mitnehmerplatten 45 treiben die Sensoren 46 an. Damit sind zumindest die Endpositionen des Auslegerarms überwacht. Es sind allerdings auch andere Varianten der sensorischen Erfassung denkbar. Der Mitnehmer 42 treibt den Auslegerarm 1 an.

Der hintere Auslegerschenkel 2 wird über den Mitnehmer 46 des Motors 41 angetrieben. Damit er optimal dreht, kann er oben und unten gelagert sein. Die obere Lagerung ist vorzugsweise ein Loslager und die untere ein Festlager.

Um die radialen Kräfte aufzunehmen, können jeweils Radialnadellager verbaut sein; z.B. je eines oben und eines unten. Im Festlager kann sich zusätzlich noch ein Axialnadellager befinden, um die Gewichtskräfte aufzunehmen. Da ein hohes Biegemoment auftritt, müssen die Anschlussteile sehr gross dimensioniert werden. Deshalb umfasst die bevorzugte Variante ein Nadellager, da diese nur einen kleinen Bauraum benötigen. Am Übergang zwischen einem der Schenkel 89 zur Bodentraversen 90 des Querverbinders 8 sind Einstellschrauben 86 vorgesehen. Zudem geht von der Quertraversen 8 oberhalb des Ansatzes des Profils des Auslegerschenkels 2 in Richtung des Gelenks 5 ein Auslegerseil 84, vorzugsweise ein Metallseil, z.B. aus Stahl, ab. Dieses kann mit einer Einstellvorrichtung 85, insbesondere ein Spannschloss, nachgespannt werden.

Die Einstellschrauben 86 und das Auslegerseil 84 nehmen die Durchbiegung des gesamten Auslegerarms 1 auf.

Das Profil des hinteren Auslegerschenkels 2 und vorzugsweise auch des vorderen Auslegerschenkels 3 wurde als ein Vierkantrohr gewählt. Dies ist von Vorteil, da während des Schwenkprozesses der Ausleger auf Torsion belastet wird. Ein Vierkantprofil kann diese Torsionsspannungen vorteilhaft aufnehmen.

Die beiden Achsbolzen 83 sind in einer Lagerung vorzugsweise aus einem Lager und einem Gegenlager 87 und 88, insbesondere aus Nadellagern, angeordnet. Weiterhin ist aus Fig. 5 der Befestigungsbereich der in Fig. 2 dargestellten Zugstange 6 erkennbar. Diese Zugstange 6 ist ebenfalls verschwenkbar an der Konsolenplatte 71 festgelegt und definiert eine weitere Verschwenkachse R4. Die Verschwenkachse R4 der Zugstange 6 liegt dabei beabstandet, vorzugsweise um mehr als 1 cm beabstandet, von der Schwenkachse RI des Auslegerschenkels 2 vor. Die Beabstandung bewirkt eine teilweise Kraftaufnahme vom Auslegerarm auf die Zugstange 6, so dass sich eine Kraftverteilung in Form eines Parallelogramms mit Seiten entlang des Längsverlaufs der Zugstange 6 und des Auslegerschenkels 2 ergibt. Dies kann aus Fig. 7 hergeleitet werden.

Weiterhin ist in Fig. 5 eine Vorrichtung zur Zwangserdung 9 erkennbar. Diese soll im Kontext von Fig. 5 und Fig. 9 weiter ausgeführt werden. Die Zwangserdung soll sicherstellen, dass die Deckenstromschiene 10 im ausgeschwenkten Zustand geerdet ist. Dafür kann eine Lippe aus Kupfer montiert sein, die die vorhandene Restspannung des Fahrdrahtes 102 der Deckenstromschiene 10 erdet. Dieser ist in Fig. 9 in an sich bekannter Weise in einer Flaltevorrichtung 101 zwischen zwei Klemmschenkeln angeordnet.

Die Vorrichtung zur Zwangserdung 9 ist in der Flöhe einstellbar, damit Toleranzfehler des Systems aufgenommen werden können. Die Vorrichtung muss nicht bei jedem Auslegerarm eingebaut werden. Eine pro Segment mit der Segmentlänge Y (siehe Fig. 11) reicht eine solche Vorrichtung vollkommen. Aus Sicherheitsgründen können jedoch vorteilhaft zwei Vorrichtungen der Zwangserdungen pro erfindungsgemäße Anordnung verbaut werden, damit bei einem eventuellen Ausfall von einer immer noch eine zweite die Erdung sicherstellt.

Damit die Zwangserdung funktioniert, muss sie zwingend mit einem nicht-dargestellten Erdseil elektrisch verbunden sein, welches die Erdung herstellt.

Fig. 6 zeigt den Aufbau des Gelenks 5 im Detail. An die Auslegerschenkel 2 und 3 sind endständig Bolzenaufnahmen 60 angeordnet. Die Bolzenaufnahmen sind in diesem Fall an die Auslegerschenkel 2 und 3 jeweils mittels einer Flanschverbindung 57 angeordnet. In den Bolzenaufnahmen 60 sind senkrecht zur Längsrichtung der Auslegerschenkel 2 und 3 jeweils Achsbolzen 59 angeordnet. Diese sind endständig auf beiden Seiten über Befestigungsmittel, hier Schrauben 79, mit einer Fixierplatte 51, 52 verbunden, welche den Abstand der Achsbolzen 57 festlegt. Die Achsbolzen sind sodann über weitere Befestigungsmittel 58 jeweils mit einem Zahnrad 55 oder 56 verbunden. Diese greifen bei der winkligen Verschwenkung der Auslegerschenkel 2 und 3 ineinander ein und ermöglichen dadurch einen Gleichlauf der Bewegung beider Auslegerschenkel 2 und 3.

Die Achsbolzen 59 sind rotierbar in den Bolzenaufnahmen 60 gelagert und definieren jeweils eine Rotationsachse R21 und R22, die aus Gründen der Vereinfachung in den weiteren Figuren in eine Rotationsachse R2 zusammengefasst werden. Hierfür sind Lager 53 und Gegenlager 54 in Form von Nadellagern vorgesehen. Weiterhin weist das Gelenk 5 oder der Auslegerschenkel 2 im Bereich des Gelenks 5 eine Fixierung für das Auslegerseil 84 auf.

Die Fixierplatte 51 und 52 weist jeweils eine Fixierung für eine Zugstange 6 auf. In der Variante der Fig. 1-10 wurden zwei Zugstangen genutzt, es ist allerdings auch eine Zugstange denkbar, auch wenn die Nutzung von zwei, vorzugsweise parallel verlaufenden Zugstangen die Kraftverteilung weiter optimiert.

Das Gelenk 5 überträgt das Drehmoment zwischen dem hinteren und dem vorderen Auslegerschenkel 2 und 3. Idealerweise sollten sich dabei die beiden Auslegerschenkel 2 und 3 immer synchron bewegen. Um diese beiden Funktionen zu gewährleisten, wird das Moment vom hinteren Auslegerschenkel 2 auf das Zahnrad 56 übertragen. Dieses leitet das Moment über das zweite Zahnrad 55 weiter, das an dem vorderen Auslegerschenkel 3 befestigt ist. So ist sichergestellt, dass sich die beiden Auslegerschenkel 2, 3 gleichzeitig und mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen. Damit das Gelenk nicht zu viel Spiel hat, werden vier Radialnadellager sowie vier Axialnadellager verbaut, welche sich u.a. in Fig. 6 an der Position 53 und 54 befinden. Dies können dieselben sein wie an Befestigung des Auslegerschenkels 2 an der Halterung 7. Damit sich die Bolzen 59 des Gelenks 5 nicht zueinander verdrehen, wurden in Fig. 6 je eine der Zugstangen 6 je einer der Fixierungsplatten 51, 52 verbunden.

Die Funktion der Zugstangen 6 wird nochmals anhand von Fig. 7 erläutert. Der Auslegerschenkel 2 hinten hat durch den Antrieb 4 eine definierte Position. Damit der Auslegerschenkel 3 vorne sich immer synchron zum Auslegerschenkel 2 hinten bewegt, wird das Moment im Gelenk 5, welches vorteilhaft zugleich als Zwischenlager fungiert, übertragen. Das Einzige, das noch nicht definiert ist, ist das Gelenk 5 selbst, weil es sich noch verdrehen kann. Um das Gelenk 5 in Position zu halten, wurden die zwei Zugstangen 6 positioniert, die über den Auslegerschenkel 3 hinten ein Parallelogramm bilden.

Fig. 8 zeigt sodann den vorderen Auslegerschenkel 3 im Detail. Er weist einen Isolator 31 in bevorzugter gerippter Kontur auf. Dieser ist über eine Verbindung, vorzugsweise eine Flanschverbindung 35, an ein vom Gelenk 5 abgehendes Vierkantprofil des Auslegerschenkels 3 befestigt. An dem Isolator 31 ist endständig eine Flalterung für die Deckenstromschiene 10 angeordnet. Die Flalterung umfasst eine Tragwerkkonsole 34, welche eine Umlenkung der Fixierebene um 90° erlaubt. An der Tragwerkkonsole ist eine Befestigungsvorrichtung, insbesondere eine Halteplatte, für die Deckenstromschiene 10 angeordnet. Eine Flöheneinstellvorrichtung 33 erlaubt eine lineare Beweglichkeit der Befestigungsvorrichtung bzw. Flaltevorrichtung 32 gegenüber der Tragwerkkonsole 34. Schließlich weist der Auslegerschenkel 3 einen Gummipuffer 36 als Anschlag gegen den hinteren Auslegerschenkel 2 beim Ausschwenken des Auslegerarms 1 auf. Dieser ist mit einer Manschette 37 am Vierkantprofil des Auslegerschenkels 3 festgelegt.

Fig. 10 schließlich zeigt eine an sich bekannte Ausgestaltung für die Trennstelle 100 und 100a der Fig. 1 und 11. Der elektrische Kontakt bildet die Trennstelle 100, 100a zwischen fester und beweglicher Stromschiene 10' und 10. Er stellt sicher, dass die beiden Stromschienen elektrisch und mechanisch verbunden sind, wenn der Zug einfahren will. Am beweglichen Teil befindet sich das sogenannte Messer 11, das in den festen Teil die Gabel 12 einfährt und die beiden Teile so verbindet, dass bis zu 25kV Spannung anliegen kann.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine kurze Gleitstrecke bis zur Endposition zwischen Messer und Gabel erreicht. Dies senkt den mechanischen Verschleiß. Die Erfindung ist allerdings nicht auf diese Form der Trennstelle beschränkt. So ist über das parallele Verfahren der Deckenstromschiene durch die Schwenkbewegung der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber der fest-montierten Fahrschiene eine reine Steckverbindung anstelle der Gleit- Steckverbindung, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, realisierbar. Dies erhöht den konstruktiven Freiheitsgrad bei der Realisierung einer geeigneten Trennstelle.

Wie in der Fig. 2 und 3 zu sehen ist, besteht der Auslegerarm 1 aus insgesamt mehreren Unterbaugruppen sowie der Deckenstromschiene 10. Die Unterbaugruppen erfüllen alle, wie zuvor beschrieben, eine oder mehrere Teilfunktionen. Nachfolgend soll das Verfahren des Verschwenkens nochmals zusammengefasst beschrieben werden.

Der Motor 41 erzeugt ein Drehmoment, welches über die Schneckenradgetriebe 43, 44 und den Mitnehmer 42 auf den Auslegerschenkel 3 hinten übertragen wird. In der Motoreinheit sind Sensoren 46 zur Positionsüberwachung eingebaut. Über den Auslegerschenkel 2 hinten wird das Drehmoment in das als Zwischenlager ausgebildete Gelenk 5 übertragen. Dieses stellt sicher, dass sich die beiden Auslegerschenkel 2 und 3 synchron bewegen. Das Gelenk 5 wird durch eine Zugstange 6 in Position gehalten, so dass sich das Gelenk 5 selbst nicht verdreht. Der Auslegerschenkel 3 vorne umfasst neben dem Vierkantprofil einen Isolator 31, eine Tragwerkkonsole 34 und einen Flöhenversteller 33 . Ausserdem hält dieser Auslegerschenkel 3 die Deckenstromschiene 10. Die Zwangserdung 9 ist von Vorteil, damit sichergestellt werden kann, dass die Deckenstromschiene geerdet ist, wenn sie ausgeschwenkt ist.

Der Isolator kann vorzugsweise bis zu 25 kV Spannung ausgelegt sein. Der Flöhenversteller 33 hat einen Verstellbereich von vorzugsweise 20 - 150 mm, um Fertigungstoleranzen aufzunehmen.

Der erfindungsgemäße Auslegerarm kann vorteilhaft derart dimensioniert sein, dass das Drehmoment im voll eingeschwenkten Zustand zumindest 2 mal und maximal 8 mal höher ist als im voll ausgeschwenkten Zustand.

Der erfindungsgemäße Auslegerarm kann darüber hinaus vorteilhaft derart dimensioniert sein, dass das die Zugkraft im voll eingeschwenkten Zustand zumindest 1,8 mal und maximal 6 mal höher ist als im voll ausgeschwenkten Zustand

Als Untergrund zur Festlegung des Auslegerarms kann neben einer Wand vorzugsweise ein Mast, vorzugsweise ein T- oder besonders bevorzugt ein H-Träger sein.

Zwar ist die Masse des neuen Auslegersystems höher als das System der Fig. 11, durch die neue Bewegung wird allerdings der Flebelarm sehr klein. Dies ist ein klarer Vorteil des neuen Systems, da der Untergrund, z.B. der Mast, in dieser Stellung in der schwachen Achse belastet wird.

So kann es sein, dass ein kleinerer Träger eingeplant werden kann und zusätzlich Kosten gespart werden können.

Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Auslegersystem einfach zu fertigen und zu montieren.

Fig. 12 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im eingefahrenen Zustand mit einem mehrteiligen Auslegerarm 1' und einer Flaltevorrichtung 7'. Der Auslegerarm 1' unterteilt sich in zwei hintere Auslegerschenkel 2a', 2b' und zwei vordere Auslegerschenkel 3a.', 3b', welche über Gelenke 5' miteinander verbunden sind. Der Auslegerarm ist daher aus zwei gegenläufig abknickenden Gelenkarmen gebildet. Im Übergang zum ausgefahrenen Zustand spreizen sich die Auslegerschenkel 2a' 2b' ausgehend von der Flaltevorrichtung 7' zu den Gelenken 5' hin gegeneinander winklig auf. Eine entsprechende Aufspreizung erfolgt auch durch die vorderen Auslegerschenkel 3a' und 3b', an welchen endständig die Flaltevorrichtung 32' für die Deckenstromschiene angeordnet ist. Der Antrieb 4' ist hierbei über eine Aufhängung von Gewichten realisiert, deren schwerkraftbedingte Zugkraft über eine Umlenkrolle umgeleitet wird und die dadurch an einer endständigen Position der vorderen Auslegerschenkel 3a', 3b' angreift. Auch in dieser Variante wird eine lineare Führung der Deckenstromschiene beim Aus- und Einfahren ermöglicht.

Fig. 13 zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese weist ebenfalls einen mehrteiligen Auslegerarm 1" mit einem ersten und einem zweiten Auslegerschenkel 2" und 3" auf. Die Ausgestaltung dieser Variante ist analog zu Fig. 1-10 ein einarmiger Gelenkarm mit einem Gelenk 5", welches die Auslegerschenkel 2" und 3" verbindet. Der Antrieb umfasst hierbei allerdings einen Riementrieb 4", wobei der Riemen eine mechanische Kraft auf das Gelenk 5" überträgt. Der vordere Auslegerschenkel 3" weist die Flaltevorrichtung 32 zur Flalterung der Deckenstromschiene, wobei der Ansatz mit dem Isolator und der daran angeordneten Flaltevorrichtung abgewinkelt, insbesondere in einem Winkel von 90°, zum restlichen Auslegerschenkel 3" angeordnet ist.

Eine vierte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 14 dargestellt. Dabei sind zwei Auslegerschenkel 2'" und 3a"' eines Auslegerarms 1"' über ein Gelenk 5"' in einer Art einteiliges Scherengelenk miteinander verbunden. Am Gelenk 5"' ist das Armsegment 3b'" mit dem Isolator und der daran anschließenden Flaltevorrichtung 32'" für die Deckenstromschiene angeordnet. Die Flaltevorrichtung 7'" für den Auslegerarm 1'" ist dabei zweiteilig als Schiene und Schlitten ausgebildet. Ein Antrieb ist nicht dargestellt, allerdings kann ein Zahngetriebe, beispielsweise motorisch betrieben, vorgesehen sein, welches rückseitig am Schlitten angeordnet ist und in eine Zahnstange der Schiene eingreift.

Bezugszeichen

1, G. 1", G" Auslegerarm

2, 2", 2'" Auslegerschenkel

2a', 2b' Auslegerschenkel

3, 3'' Auslegerschenkel

3a', 3b' Auslegerschenkel

3 a''' Auslegerschenkel

3 b''' Auslegerschenkel

4, 4', 4'', 4'” Antrieb

5, 5', 5'', 5'” Gelenk 6 Zugstange

7 7' 7" 7'” Halterung bzw. Haltevorrichtung

7 Querverbinder

8 Vorrichtung zur Zwangserdung

9 Deckenstromschiene

10 Messer 11 Gabel 31 Isolator

32, 32', 32'', 32'''Befestigungsvorrichtung bzw. Haltevorrichtung

33 Höheneinstellvorrichtung

34 Tragwerkkonsole

35 Flanschverbindung 36 Gummipuffer

37 Manschette

41 Motor

42 Mitnehmer

43 Schneckengetriebe

44 Schneckengetriebe

45 Mitnehmerplatte

46 Sensor

47 Befestigungsmittel

48 Konsole 51 Fixierplatte

52 Fixierplatte

53 Lager 54 Gegenlager

55 Zahnrad

56 Zahnrad

57 Flanschverbindung

58 Befestig ungsmittel 59 Achsbolzen

60 Bolzenaufnahme

71 Konsolenplatte

72 Schrauben 79 Schrauben 81 Ankerflügel 82 Schenkel

83 Achsbolzen

84 Auslegerseil

85 Einstellvorrichtung

86 Einstellschrauben

87 Lagerung

88 Lagerung

89 Schenkel

90 Bodentraverse

101 Haltevorrichtung

102 Fahrdraht 100 Trennstelle

100a Trennstelle

200 eingeschwenkte Lage

200a eingeschwenkte Lage

300 ausgeschwenkte Lage 300a ausgeschwenkte Lage 400a Fahrschiene

500a Depot

RI Rotationsachse / Schwenkachse R2 Rotationsachse (vereinfacht dargestellt) R21 Rotationsachse R22 Rotationsachse R3 Rotationsachse R4 Rotationsachse RM Motorwelle

10' feste Stromschiene

10a Deckenstromschiene

X Abstand bzw. Länge des Auslegerarms

Y Segmentlänge

Z Gesamtlänge

A Abstand zweier Ausleger eines Auslegersystems

D Depotgesamtlänge

F Zusatzlänge

Claims

Patentansprüche

1 Vorrichtung zur Halterung einer Deckenstromschiene (10), welche der elektrischen Energieversorgung eines Schienenfahrzeugs dient, wobei die Vorrichtung einen Auslegerarm (1, 1', 1", 1'") und eine Haltevorrichtung (7, 7', 7", 7'") zur Festlegung des Auslegerarms (1, 1', 1", 1'") an einem Untergrund aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass der Auslegerarm (1, 1', 1", 1'") zumindest zwei Auslegerschenkel (2,2a', 2b', 2'', 2''', 3, 3a', 3b', 3'',

3a''', 3b''') aufweist, wobei die Deckenstromschiene (10) verschwenkbar an einem ersten der

Auslegerschenkel (3, 3a', 3b', 3'', 3a''', 3b''') gehalten ist und wobei die Haltevorrichtung (7, 7', 7'', 7''') verschwenkbar an einem zweiten der Auslegerschenkel (2,2a', 2b', 2'', 2''') gehalten ist; und wobei die beiden Auslegerschenkel (2,2a', 2b', 2'', 2''', 3, 3a', 3b',

3'', 3a''', 3b''') über ein Gelenk (5, 5', 5'', 5''') miteinander verbunden sind.

2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsschenkel (2, 3) über ein Gelenk (5) miteinander verbunden sind, wobei in Längsrichtung des zweiten Auslegerschenkels (2), vorzugsweise parallel dazu, eine Verdrehsicherung des Gelenks (5), vorzugsweise in Form einer Zugstange (6), angeordnet ist.

3 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (5) zumindest ein Drehgelenk umfasst, vorzugsweise umfassend zwei achsparallel zueinander verlaufende Achsbolzen (59).

4 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsbolzen (59) mit einer Fixiervorrichtung, vorzugsweise mit einer oder mehreren Fixierplatten (51, 52) zur Fixierung des Abstands der Achsbolzen (59) verbunden sind. 5 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (5) eine Verzahnung der Auslegerschenkel (2, 3) aufweist, vorzugsweise durch zwei ineinandergreifende Zahnräder (55, 56), wobei jeweils eines der Zahnräder (55 oder 56) mit jeweils einem der Auslegerschenkel (2 oder 3) verbunden ist.

6 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zumindest eine Vorrichtung zur Aufnahme der Durchbiegung des Auslegerarms (1) aufweist, wobei die Vorrichtung vorzugsweise ein in Längsrichtung des zweiten Auslegerschenkel (2) verlaufendes Auslegerseil (84) aufweist und/oder eine oder mehrere endständig im Verbindungsbereich des zweiten Auslegerschenkels (2) mit der Haltevorrichtung (7) vorgesehene Einstellschrauben (86) aufweist.

7 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Auslegerschenkel (3) einen Isolator (31), insbesondere ein Isolator aus einem Nichtleiter-Festkörper, aufweist.

8 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vorrichtung (9) zur Zwangserdung des Auslegerarms (1) im ausgefahrenen Zustand (300) aufweist, in welchem der Winkel zwischen den beiden Auslegerschenkel (2, 3) minimal ist.

9 Anordnung umfassend zumindest ein Auslegersystem mit zumindest zwei Vorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Deckenstromschiene (10) zur Energieversorgung eines Schienenfahrzeugs, welche von den Auslegerarmen (1, 1', 1", 1'") verschwenkbar gehalten wird.

10 Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckenstromschiene (10) zumindest ein Koppelelement einer Trennstelle (100) aufweist, wobei das Koppelelement senkrecht zum Längsverlauf der Deckenstromschiene (10) in ein komplementäres Koppelelement einsteckbar ist.