DE102010041712A1

DE102010041712A1 - System zur Energieversorgung einer an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge angeordneten, elektrisch betriebenen Anlage

Info

Publication number: DE102010041712A1
Application number: DE201010041712
Authority: DE
Inventors: Michael Meinert; Karsten Rechenberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-05
Also published as: WO2012041978A3; WO2012041978A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Energieversorgung einer an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge (T) angeordneten, elektrisch betriebenen Anlage (S). Sie umfasst einen stationären Energiespeicher (10) zur Bereitstellung von in die Anlage (S) einzuspeisende elektrische Energie und eine Einrichtung (20) zur Übertragung von elektrischer Energie aus einem den stationären Energiespeicher (10) passierenden Triebfahrzeug (T) in den stationären Energiespeicher (10). Hierdurch kommt ein Energieversorgungssystem mit niedrigeren Investitions- und Instandhaltungskosten aus.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Energieversorgung einer an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge angeordneten, elektrisch betriebenen Anlage.
Elektrisch betriebene Anlagen werden bekanntermaßen durch Anschluss an das bestehende Energieversorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgt. Der Anschluss solcher Anlagen an das Netz erfordert neben der Anschaffung separater Stromkabel aufwändige Aufschachtungsarbeiten für deren Erdverlegung. Der Anschaffungs- und Verlegungsaufwand kann vor allem für solche elektrische Anlagen hoch werden, die an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge zu errichten sind, da diese weit entfernt von bestehenden Versorgungsleitungen des Energienetzes liegen können. Die zum Betrieb der Anlage erforderliche elektrische Energie ist dann vom Betreiber des jeweiligen Energieversorgungsnetzes zu dessen Konditionen abzunehmen.
Bei Verkehrssystemen mit elektrischen Triebfahrzeugen, die über ein eigenes Energieversorgungsnetz verfügen, kann eine fahrwegseitige Anlage direkt über dieses Netz mit Energie versorgt werden. Allerdings ist dies nur für Anlagen an Fahrwegen möglich, entlang derer sich das verkehrssystemeigene Versorgungsnetz auch tatsächlich erstreckt, was in der Praxis entweder gar nicht oder nur entlang eines Teils des Fahrwegenetzes der Fall ist.
Es besteht auch die Möglichkeit, eine elektrische Anlage unabhängig von einem Energieversorgungsnetz aus einem stationären Energiespeicher zu speisen, der über eine Photovoltaikanlage aufgeladen wird. Ein Problem von Photovoltaikanlagen besteht darin, dass diese nicht selten Ziel von Diebstahl oder Vandalismus sind oder durch Umwelteinflüsse verschmutzt werden, was deren Verfügbarkeit einschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Energieversorgungssystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, das mit niedrigeren Investitions- und Instandhaltungskosten auskommt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gattungsgemäßes Energieversorgungssystem mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Demnach umfasst das Energieversorgungssystem einen stationären Energiespeicher zur Bereitstellung von in die Anlage einzuspeisender elektrischer Energie und eine Einrichtung zur Übertragung von elektrischer Energie aus einem den stationären Energiespeicher passierenden Triebfahrzeug in den stationären Energiespeicher. Der stationäre Energiespeicher kann beispielsweise elektrische Doppelschicht-Kondensatoren als Speicherzellen aufweisen, die äußerst schnell Energie speichern und abgeben können. Neben ihrem günstigen Preis-Leistungs-Verhältnis zeichnen sich diese Speicherzellen durch einen geringen Wartungsaufwand aus. Schließlich erlauben sie es, den Energieinhalt eines stationären Energiespeichers einfach zu skalieren bzw. zu kaskadieren. Indem der stationäre Energiespeicher durch Energie aus vorbeifahrenden Triebfahrzeugen mit Energie versorgt wird, entfallen Anschaffungen und Erreichtungsarbeiten für einen Anschluss des stationären Energiespeichers an ein bestehendes, gegebenenfalls im erdverlegtes Energieversorgungsnetz. Durch die niedrige Komplexität dieses Energieübertragungssystems reduzieren sich auch Instandhaltungs- und Wartungskosten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems ist die Energieübertragungseinrichtung zur Energieübertragung aus einer Antriebseinrichtung des Triebfahrzeugs und/oder aus einem mobilen Energiespeicher des Triebfahrzeugs ausgebildet. Mit Vorteil können als Energiequelle für den stationären Energiespeicher sowohl fahrzeugseitige mobile Energiespeicher, die beispielsweise zum Fahren eines Triebfahrzeugs ohne Fahrleitungssystem und Stromabnehmer genutzt werden, als auch die Energie von fahrzeugseitigen Antriebseinrichtungen, wie zum Beispiel von einem Dieselmotor oder einem dieselelektrischen Antrieb. Ebenso kann die Bremsenergie eines elektrischen Fahrmotors genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems ist die Energieübertragungseinrichtung zur Energieübertragung über eine galvanische und/oder eine induktive und/oder eine optische Verbindung zwischen einem passierenden Triebfahrzeug und dem stationären Energiespeicher ausgebildet. Die galvanische Verbindung kann durch einen fahrzeugseitigen Stromabgeber, der beim Passieren des stationären Energiespeichers in Schleifkontakt mit stationären Energieabnahmeleitungen gebracht wird, hergestellt werden. Während des Kontaktes besteht ein Ladestromkreis, über den der stationäre Energiespeicher durch elektrische Energie aus dem passierenden Triebfahrzeug gespeist wird. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann Energie aus dem Triebfahrzeug auch berührungslos über einen kleinen Luftspalt übertragen werden. Einerseits kann Energie induktiv über eine Spulenanordnung übertragen werden, wobei eine fahrzeugseitige Primärspule die Energie über den Luftspalt mittels eines elektromagnetisches Wechselfeld auf eine stationäre Sekundärspule transformiert. Andererseits kann Energie auch optisch, beispielsweise mittels einer fahrzeugseitigen Lasereinrichtung, übertragen werden. Das während der Passage des Triebfahrzeugs abgegebene Laserlicht wird beispielsweise von einem stationären optischen Energiewandler in elektrische Energie für den stationären Energiespeicher umgewandelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems weist die elektrisch betriebene Anlage fahrwegbezogene Signal- und/oder Aktor- und/oder Sensoreinrichtungen auf. So können mit Vorteil Lichtsignalanlagen, Wechselverkehrszeichen, Anlagen mit motorisch betriebenen Stellgliedern wie zum Beispiel Gleisweichen, Trennschalter, Bahnsignale, Wechselschilder oder auch Fahrzeugdetektoren für Schienen- oder Straßenfahrzeuge mit Energie versorgt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems sind die elektrischen Triebfahrzeuge spurgeführt ausgebildet. Hierbei kann über wenigstens eine bestehende Fahrschiene des Triebfahrzeugs, beispielsweise über die beiden Gleisschienen von Schienenfahrzeugen, besonders einfach eine galvanische Verbindung zwischen dem Triebfahrzeug und dem stationären Energiespeicher zur Energieübertragung bewerkstelligt werden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, in deren einziger Figur ein erfindungsgemäßes Energieversorgungssystems schematisch veranschaulicht ist.
Gemäß der einzigen Figur weist ein erfindungsgemäßes System zur Energieversorgung einer elektrischen Anlage, beispielsweise einer Signalanlage S, die an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge, beispielsweise an einem zwei Fahrschienen R1 bzw. R2 aufweisenden Gleis für elektrisch, dieselelektrisch oder hybride angetriebene Schienenfahrzeuge T, angeordnet ist, einen stationären Energiespeicher 10 und eine Einrichtung 20 zur Übertragung elektrischer Energie aus dem Triebfahrzeug T in den stationären Energiespeicher 10, während das Triebfahrzeug T den stationären Energiespeicher 10 passiert. Der stationäre Energiespeicher 10 umfasst elektrische Doppelschicht-Kondensatoren zur schnellen Speicherung ihm übertragener Energie sowie zur Versorgung der an ihn angeschlossenen elektrischen Anlage S.
Im Triebfahrzeug T dient dabei als Energiequelle ein mobiler Energiespeicher 30, der mit einem Traktionsschaltkreis 31 des Triebfahrzeugs T verbunden ist. Der mobile Energiespeicher 30 kann dabei über den Traktionskreis 31 eine elektrische Antriebeinrichtung des Triebfahrzeugs T speisen und mit elektrischer Energie in Bremsphasen des Triebfahrzeugs T wieder aufgeladen werden. Die Aufladung des mobilen Energiespeichers 30 kann auch durch einen Verbrennungsmotor, etwa einen Dieselmotor, des Triebfahrzeugs T über den Traktionskreis 31 erfolgen. Ebenso kann der mobile Energiespeicher 30 über fahrwegseitige Ladestationen, etwa an Haltepunkten des Triebfahrzeugs T, oder über einen Stromabnehmer des Triebfahrzeugs T aus einem fahrwegseitigen Fahrleitungssystem mit elektrischer Energie gespeist werden.
Die Energieübertragungseinrichtung 20 ist zur Energieübertragung über eine vorübergehende galvanische Verbindung zwischen Kontaktstücken 22 zweier fahrzeugseitiger Stromabgeber 21 und den Fahrschienen R1 und R2 des Triebfahrzeugs T ausgebildet. An den Fahrschienen R1 und R2 sind zwei Verbindungsleitungen 23 angeschlossen, welche die über den Schleifkontakt übertragene elektrische Energie an den stationären Energiespeicher 10 weiterleiten. Hierdurch erfolgt eine Energieübertragung in sehr kurzer Zeit vom Triebfahrzeug T in den stationären Energiespeicher 10. Alternativ kann die Energie vom Triebfahrzeug T auch induktiv, kapazitiv oder optisch übertragen werden.
Durch die Speisung des stationären Energiespeichers 10 der Signalanlage S oder einer anderen elektrischen Anlage, etwa eines Leitsystems, aus der auf den vorbeifahrenden Triebfahrzeugen T vorhandenen Energie werden hohe Investitionskosten für die Bereitstellung der Energieversorgung dieser Anlagen S deutlich reduziert. Außerdem reduzieren sich aufgrund des einfachen Aufbaues des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems entsprechende Instandhaltungs- und Wartungskosten.

Claims

System zur Energieversorgung einer an einem Fahrweg für elektrische Triebfahrzeuge (T) angeordneten, elektrisch betriebenen Anlage (S), gekennzeichnet durch einen stationären Energiespeicher (10) zur Bereitstellung von in die Anlage (S) einzuspeisende elektrische Energie, und durch eine Einrichtung (20) zur Übertragung von elektrischer Energie aus einem den stationären Energiespeicher (10) passierenden Triebfahrzeug (T) in den stationären Energiespeicher (10).
Energieversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei die Energieübertragungseinrichtung (20) zur Energieübertragung aus einer Antriebseinrichtung des Triebfahrzeugs (T) und/oder aus einem mobilen Energiespeicher (30) des Triebfahrzeugs (T) ausgebildet ist.
Energieversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Energieübertragungseinrichtung (20) zur Energieübertragung über eine galvanische und/oder eine induktive und/oder eine optische Verbindung zwischen einem passierenden Triebfahrzeug (T) und dem stationären Energiespeicher (10) ausgebildet ist.
Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrisch betriebene Anlage (S) fahrwegbezogene Signal- und/oder Aktor- und/oder Sensoreinrichtungen aufweist.
Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrischen Triebfahrzeuge (T) spurgeführt ausgebildet sind.