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Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer mit einer primären Schleifleiste und zumindest einer weiteren, sekundären Schleifleiste zur galvanischen Verbindung des Stromabnehmers mit einem Fahrdraht eines ortsfesten Streckennetzes.
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Stromabnehmer von Schienenfahrzeugen dienen der Übertragung von elektrischer Energie von einer fest montierten stromführenden Leitung, dem Fahrdraht, zu den elektrischen Einrichtungen des Schienenfahrzeugs. Moderne Stromabnehmer umfassen eine Schleifleiste zur Herstellung des Kontakts mit dem Fahrdraht. Es sind auch Stromabnehmer bekannt geworden, die zwei Schleifleisten aufweisen. In 1 ist ein Stromabnehmer 1 des Stands der Technik schematisch dargestellt. Es handelt sich um einen Einholmstromabnehmer 1 mit zwei auf einer gemeinsamen Wippe 7 angeordneten Schleifleisten 3. Beide Schleifleisten sind hier funktions- und baugleich ausgebildet, wodurch beide mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Betrieb stellen beide Schleifleisten 3 eine permanente galvanische Verbindung zu einem Fahrdraht 2 einer Oberleitung her. Durch ein Absenken des Stromabnehmers 1 werden auch beide Verbindungen der Schleifleisten 3 mit dem Fahrdraht 2 gelöst.
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Neben unterschiedlichen Netzspannungen und Frequenzen, wie z.B. 15.000 V/16,7 Hz AC, 25.000 V/50 Hz AC, 1.500 V DC oder 3.000 V DC, sind für den Betrieb von elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen weitere, insbesondere länderspezifische Anforderungen bezüglich der Ausführung von Stromabnehmern zu beachten. Dabei sind von Land zu Land oder von Region zu Region beispielsweise unterschiedliche Breiten der Stromabnehmer oder unterschiedliche Materialien für deren Schleifleisten vorgeschrieben.
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Um Schienenfahrzeuge im grenzüberschreitenden Verkehr einzusetzen sind diese mitunter mit mehreren Stromabnehmern bestückt. So kann eine Lokomotive der deutschen Bahn Baureihe 186 des Herstellers Bombardier mit der Bezeichnung Traxx F140 MS bis zu vier Stromabnehmer aufweisen.
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Um eine Zulassung in Deutschland, Österreich, Schweiz, Italien und den Niederlanden zu erhalten weist ein erster Stromabnehmer eine Schleifleiste mit 1950 mm Breite aus Kohle auf, die Schleifleiste eines zweiten Stromabnehmers besteht ebenfalls aus Kohle, ist jedoch nur 1450 mm breit, wobei ein dritter Stromabnehmer eine Schleifleiste mit einer Breite von 1450 mm aus Kupfer aufweist. Ein vierter Stromabnehmer umfasst dann eine 1950 mm breite Schleifleiste aus metallisierter Kohle.
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Das Schienenfahrzeug muss für mehrere Stromabnehmer entsprechend ausgelegt sein. Der hohe Platzbedarf der Stromabnehmer und ihr hohes Gewicht sind entsprechend bei der Konstruktion des Schienenfahrzeugs zu berücksichtigen. Der Material- und Kostenaufwand, sowie auch der Instandhaltungsaufwand sind immens. Stromabnehmer wirken sich auch bei der Fahrt, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten, negativ auf das aerodynamische Verhalten des Schienenfahrzeugs aus. Der Luftwiderstandsbeiwert steigt. Dadurch und durch das zusätzliche Gewicht sind die Betriebskosten im Vergleich zu einem Schienenfahrzeug mit nur einem Stromabnehmer deutlich erhöht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Produktions- und Betriebskosten eines Schienenfahrzeugs im grenzüberschreitenden Verkehr deutlich zu reduzieren.
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Gelöst wird die Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche 1 und 10. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
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Ein erfindungsgemäßer Stromabnehmer für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug oder ein Oberleitungsbus, umfasst zumindest eine primäre Schleifleiste und wenigstens eine weitere, sekundäre Schleifleiste, welche zumindest eine primäre Schleifleiste und welche wenigstens eine weitere, sekundäre Schleifleiste zur galvanischen Verbindung des Stromabnehmers mit einem Fahrdraht eines ortsfesten Streckennetzes dienen. Des Weiteren sind sowohl die zumindest eine primäre Schleifleiste, als auch die zumindest eine weitere, sekundäre Schleifleiste beweglich am Stromabnehmer, insbesondere beweglich auf einer Wippe des Stromabnehmers angeordnet, wobei die zumindest eine primäre Schleifleiste und die zumindest eine weitere, sekundäre Schleifleiste zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung derart beweglich sind, dass in einer ersten Stellung die zumindest eine primäre Schleifleiste mit dem Fahrdraht galvanisch verbunden ist und die zumindest eine weitere, sekundäre Schleifleiste frei von einer galvanischen Verbindung mit dem Fahrdraht ist, und dass in einer zweiten Stellung die zumindest eine weitere, sekundäre Schleifleiste mit dem Fahrdraht galvanisch verbunden ist und die zumindest eine primäre Schleifleiste frei von einer galvanischen Verbindung mit dem Fahrdraht ist. Die primäre und die sekundäre Schleifleiste sind gegenüber dem Stromabnehmer, insbesondere gegenüber der Wippe beweglich ausgestaltet.
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Der Stromabnehmer ist beispielsweise als Pantograph ausgeformt, insbesondere als Einholmstromabnehmer oder auch als Scheren-, Lyra- oder Stangenstromabnehmer. Er kann eine Wippe aufweisen, auf welcher die primäre und die sekundäre Schleifleiste angeordnet sind, insbesondere auf welcher Wippe die primäre und die sekundäre Schleifleiste beweglich angeordnet sind.
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Die Bewegungen der primären und/oder der sekundären Schleifleiste zwischen der ersten und der zweiten Stellung können gegenüber der Wippe erfolgen, auf welcher die primäre Schleifleiste und die sekundäre Schleifleiste gemeinsam angeordnet sind. Entsprechend sind die primäre und/oder die sekundäre Schleifleiste beweglich gegenüber der Wippe auf der Wippe gelagert. Somit sind sie beweglich gegenüber der Wippe ausgebildet und auch beweglich relativ zur anderen Schleifleiste. Die primäre Schleifleiste ist gegenüber der sekundären Schleifleiste bewegbar und umgekehrt. Alternativ kann die Bewegung beispielsweise durch die Wippe erfolgen, welche ihrerseits beweglich ausgebildet ist. Dann können die Schleifleisten auch fest und unbeweglich gegenüber der Wippe auf der Wippe angeordnet sein. Jedoch ist auch in diesem Ausführungsbeispiel die primäre Schleifleiste gegenüber der sekundären Schleifleiste bewegbar und die sekundäre Schleifleiste ist gegenüber der primären Schleifleiste bewegbar.
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Durch die Erfindung umfasst ein Stromabnehmer Schleifleisten für unterschiedliche Streckennetze. Dadurch lassen sich für ein Schienenfahrzeug des grenzüberschreitenden Verkehrs gegebenenfalls weitere Stromabnehmer einsparen, was zu einem reduzierten Gewicht, weniger Konstruktions- und Wartungsaufwand, einem geringeren Luftwiderstand und somit zu deutlich gesenkten Betriebskosten eines Schienenfahrzeugs führt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Stromabnehmer zumindest zwei primäre Schleifleisten und zumindest zwei sekundäre Schleifleisten zur galvanischen Verbindung des Stromabnehmers mit dem Fahrdraht des ortsfesten Streckennetzes umfasst, wobei die primären Schleifleisten und die sekundären Schleifleisten derart beweglich am Stromabnehmer angeordnet sind, dass die primären Schleifleisten und die sekundären Schleifleisten zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung beweglich sind, so dass in einer ersten Stellung die primären Schleifleisten mit dem Fahrdraht galvanisch verbunden sind und die sekundären Schleifleisten frei von einer galvanischen Verbindung mit dem Fahrdraht sind, und wobei in einer zweiten Stellung die sekundären Schleifleisten mit dem Fahrdraht galvanisch verbunden sind und die primären Schleifleisten frei von einer galvanischen Verbindung mit dem Fahrdraht sind.
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Die primäre und die sekundäre Schleifleiste sind beweglich am Stromabnehmer gelagert, insbesondere beweglich in einer Bewegungsrichtung mit einer Richtungskomponente in vertikaler Richtung, insbesondere wenn es sich bei dem Fahrdraht um einen horizontal verlaufenden Fahrdraht einer Oberleitung handelt und die Fahrtrichtung des Fahrzeugs, auf welchem der Stromabnehmer dann montiert ist, parallel zum Fahrdraht der Oberleitung verläuft. Gemäß einer Ausgestaltung sind die primäre Schleifleiste und die sekundäre Schleifleiste verschiebbar, insbesondere in vertikaler Richtung verschiebbar, auf der Wippe des Stromabnehmers gelagert. Dazu weist der Stromabnehmer weitergebildet zumindest eine Linearführung auf, entlang welcher die primäre oder die sekundäre Schleifleiste verschiebbar gelagert sind. So kann die Linearführung als Schiene oder rohrförmig ausgestaltet sein, welche die primäre oder die sekundäre Schleifleiste umschließt, und in welcher die primäre oder die sekundäre Schleifleiste parallel zur Achse der Linearführung, und insbesondere senkrecht zum Fahrdraht, verschiebbar geführt ist. Der Strom aus dem Fahrdraht wird in der ersten Stellung von der primären Schleifleiste zum Fahrzeug, insbesondere zum Schienenfahrzeug, geleitet. Neben der primären Schleifleiste kann der Strom in diesem Ausführungsbeispiel auch durch die Linearführung geleitet werden und zu einer Reduktion des elektrischen Verschleißes der primären Schleifleiste beitragen. In der zweiten Stellung hingegen fließt der Strom durch die sekundäre Schleifleiste und gegebenenfalls durch seine Linearführung zu den Verbrauchern des Fahrzeugs.
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Als alternative Ausgestaltung gelten beispielsweise exzentrisch gelagerte, insbesondere ellipsoid ausgeformte, Schleifleisten, welche durch Drehung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung und umgekehrt bewegbar sind. Auch die Wippe kann einen Drehpunkt aufweisen, um welchen sie drehbar gelagert ist, wobei die Schleifleisten fest auf der Wippe entfernt vom Drehpunkt der Wippe angeordnet sind. Die Bewegungen der Schleifleisten zwischen der ersten und der zweiten Stellung erfolgen dann nicht durch Translation der Schleifleisten zur Wippe, sondern durch Rotation der Wippe um ihren Drehpunkt. Die Wippe kann neben der Rotationsbewegung auch eine Translationsbewegung zum Fahrdraht oder von diesem weg ausführen.
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Zur Ausführung der Bewegungen der Schleifleisten umfasst der Stromabnehmer zumindest ein geeignetes Mittel zum Bewegen der primären Schleifleiste und/oder zum Bewegen der sekundären Schleifleiste. Geeignet sind insbesondere Aktuatoren, mittels welcher die primäre und/oder die sekundäre Schleifleiste elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch bewegbar sind. Insbesondere umfasst der Stromabnehmer wenigstens ein geeignetes Mittel zum Bewegen der primären Schleifleiste und wenigstens ein geeignetes Mittel zum Bewegen der sekundären Schleifleiste.
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So kann die sekundäre Schleifleiste zur Herstellung einer galvanischen Verbindung mit einem Fahrdraht einer Oberleitung unter Einwirkung einer äußeren Kraft aus der ersten Stellung in die zweite Stellung angehoben und unter Einwirkung einer äußeren Kraft in der zweiten Stellung gehalten werden oder die sekundäre Schleifleiste wird zum Lösen der galvanischen Verbindung mit dem Fahrdraht der Oberleitung unter Einwirkung einer äußeren Kraft aus der zweiten Stellung in die erste Stellung abgesenkt und unter Einwirkung einer äußeren Kraft in der ersten Stellung gehalten. Analog kann die primäre Schleifleiste zur Herstellung einer galvanischen Verbindung mit einem Fahrdraht einer Oberleitung unter Einwirkung einer äußeren Kraft aus der zweiten Stellung in die erste Stellung angehoben und unter Einwirkung einer äußeren Kraft in der ersten Stellung gehalten werden oder die primäre Schleifleiste wird zum Lösen der galvanischen Verbindung mit dem Fahrdraht der Oberleitung unter Einwirkung einer äußeren Kraft aus der ersten Stellung in die zweite Stellung abgesenkt und unter Einwirkung einer äußeren Kraft in der zweiten Stellung gehalten.
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Neben Aktuatoren sind jedoch weitere Mittel zum Aufbringen einer Kraft denkbar, wie beispielsweise mechanische oder magnetische Haltemittel. Als mechanisches Haltemittel sei hier insbesondere eine Feder erwähnt. Erreicht wird dies beispielsweise durch aktives Bewegen der Schleifleisten in eine vorgegebene Stellung und Halten der Schleifleiste in der vorgegebenen Stellung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Stromabnehmer zumindest ein Haltemittel, insbesondere eine Feder, welches ausgebildet ist, in der ersten Stellung eine Haltekraft auf die primäre Schleifleiste aufzubringen, welche entgegen der Schwerkraft wirkt und welche die auf die primäre Schleifleiste wirkende Schwerkraft übersteigt, so dass die primäre Schleifleiste in der ersten Stellung gehalten wird. Gleichermaßen kann der Stromabnehmer zumindest ein Haltemittel, insbesondere eine Feder, umfassen, welches ausgebildet ist, in der zweiten Stellung eine Haltekraft auf die sekundäre Schleifleiste aufzubringen, welche entgegen der Schwerkraft wirkt und welche die auf die sekundäre Schleifleiste wirkende Schwerkraft übersteigt, so dass die sekundäre Schleifleiste in der zweiten Stellung gehalten wird.
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Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Stromabnehmers sieht vor, dass die primäre Schleifleiste und die sekundäre Schleifleiste derart beweglich am Stromabnehmer, insbesondere derart beweglich auf der Wippe des Stromabnehmers, angeordnet sind, dass eine Bewegung der primären Schleifleiste zwischen der ersten und der zweiten Stellung abhängig ist von einer Bewegung der sekundären Schleifleiste zwischen der ersten und der zweiten Stellung.
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Eine solche Beweglichkeit in gegenseitiger Abhängigkeit wird beispielsweise hergestellt durch ein Getriebe oder eine sonstige mechanische Verbindung zwischen der primären Schleifleiste und der sekundären Schleifleiste und/oder zwischen einem Mittel zum Bewegen der primären Schleifleiste und einem Mittel zum Bewegen der sekundären Schleifleiste. Die Bewegungen der primären und der sekundären Schleifleiste könnten aber auch in gegenseitiger Abhängigkeit erfolgen durch eine Steuerung von Elektromotoren in gegenseitiger Abhängigkeit, welche Elektromotoren als Mittel zum Bewegen der primären und der sekundären Schleifleiste ausgebildet sind. Es handelt sich hierbei nicht um eine mechanische Verbindung, sondern vielmehr um eine elektrische Verbindung zwischen den Schleifleisten. Weitere Varianten sind hydraulische oder pneumatische Verbindungen. Hydraulik- oder Pneumatikzylinder können ebenfalls als Mittel zum Bewegen der Schleifleisten dienen. Diese sind gegebenenfalls aneinander gekoppelt, so dass die Bewegung der primären Schleifleiste aus der ersten Stellung in die zweite Stellung zur analogen Bewegung der sekundären Schleifleiste führt.
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Eine gekoppelte Bewegung der primären und sekundären Schleifleiste führt insbesondere dazu, dass sich die Schleifleisten gleichzeitig bewegen. Dies kann zu einer dritten Stellung der primären und sekundären Schleifleiste führen, in welcher die zumindest eine primäre Schleifleiste mit dem Fahrdraht galvanisch verbunden ist, sowie auch die zumindest eine weitere, sekundäre Schleifleiste mit dem Fahrdraht galvanisch verbunden ist. In einer vierten Stellung der Schleifleisten ist die zumindest eine primäre Schleifleiste frei von einer galvanischen Verbindung mit dem Fahrdraht, sowie auch die zumindest eine weitere, sekundäre Schleifleiste. Auch bei unabhängig voneinander erfolgten Bewegungen können die primäre und die sekundäre Schleifleiste in der dritten mit dem Fahrdraht galvanisch verbunden sein oder in der vierten Stellung frei von einer galvanischen Verbindung mit dem Fahrdraht sein. Sind wenigstens zwei primäre und/oder wenigstens zwei sekundäre Schleifleisten am Stromabnehmer angeordnet, sind die zumindest zwei primären Schleifleisten weitergebildet so am Stromabnehmer beweglich angeordnet, dass eine Bewegung der primären Schleifleisten in gegenseitiger Abhängigkeit erfolgt. Analog sind auch die gegebenenfalls zumindest zwei Sekundären Schleifleisten so am Stromabnehmer beweglich angeordnet, dass eine Bewegung der sekundären Schleifleisten in gegenseitiger Abhängigkeit erfolgt.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die primäre Schleifleiste und die sekundäre Schleifleiste derart beweglich am Stromabnehmer, insbesondere derart beweglich auf der Wippe des Stromabnehmers, angeordnet, dass eine Bewegung der primären Schleifleiste zwischen der ersten und der zweiten Stellung unabhängig ist von einer Bewegung der sekundären Schleifleiste zwischen der ersten und der zweiten Stellung. Die Mittel zum Bewegen der Schleifleisten sind frei von einer gegenseitigen Kopplung, sei diese mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch. Somit sind die primäre Schleifleiste und die sekundäre Schleifleiste unabhängig voneinander beweglich, zumindest zwischen der ersten und der zweiten Stellung.
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In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die primäre Schleifleiste und die sekundäre Schleifleiste voneinander verschiedene Werkstoffe umfassen und/oder voneinander verschiedene geometrische Abmessungen, insbesondere Breiten, aufweisen.
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Weitergebildet umfasst die primäre Schleifleiste Kohle, wobei die sekundäre Schleifleiste metallisierte Kohle oder Kupfer umfasst. Insbesondere besteht die primäre Schleifleiste aus Kohle besteht, wobei die sekundäre Schleifleiste aus metallisierter Kohle oder aus Kupfer besteht. Kohle wird auch als Graphit bezeichnet.
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Eine Variante sieht vor, dass die primäre Schleifleiste Kupfer umfasst, wobei die sekundäre Schleifleiste metallisierte Kohle umfasst.
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Geläufig ist der Begriff der Schleifkohle oder der Kohlebürste, z.B. auch aus dem Bereich der Elektromotoren. Auch dort kommt insbesondere Graphit oder ein mit metallischen Komponenten, insbesondere mit Kupfer, Silber oder Molybdän, angereicherter Graphit Einsatz, welcher entsprechend metallisierte Kohle genannt wird. Neben den genannten Materialen werden auch gelegentlich Aluminium-Legierungen für Schleifleisten verwendet. Eine weitere Variante sieht daher vor, dass die primäre oder die sekundäre Schleifleiste Kohle umfasst.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, umfasst zumindest einen erfindungsgemäßen Stromabnehmer.
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Weitergebildet umfasst das Fahrzeug einen ersten Stromabnehmer mit einer primären und zumindest einer weiteren, sekundären Schleifleiste, und zumindest einen weiteren, zweiten Stromabnehmer, welcher zumindest eine tertiäre Schleifleiste aufweist, wobei die Breite der zumindest einen tertiären Schleifleiste des zweiten Stromabnehmers ungleich ist einer Breite der primären und/oder der sekundären Schleifleiste des ersten Stromabnehmers.
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Weitergebildet umfasst auch der zweite Stromabnehmer eine tertiäre und eine quartäre Schleifleiste im Sinne der Erfindung. Die tertiäre und eine quartäre Schleifleiste sind also beweglich am Stromabnehmer, insbesondere auf einer Wippe des Stromabnehmers angeordnet. Die primäre und die sekundäre Schleifleiste sind gleich breit, wie auch die tertiäre und die quartäre Schleifleiste eine gleiche Breite aufweisen. Die Breite der primären und der sekundären Schleifleiste ist jedoch unterschiedlich zu der Breite der tertiären und der quartären Schleifleiste. Insbesondere weist die Schleifleiste oder weisen die Schleifleisten eines ersten Stromabnehmers eine Breite von 1450 mm auf und die Schleifleiste oder die Schleifleisten eines zweiten Stromabnehmers weisen eine Breite von 1950 mm auf.
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Unterschiedliche Breiten sind jedoch nicht nur unterschiedlichen Stromabnehmern vorbehalten. Auch die primäre und die sekundäre Schleifleiste können unterschiedliche Breiten aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung umfasst das Fahrzeug zumindest zwei erfindungsgemäße Stromabnehmer, wie oben, ein erster Stromabnehmer mit zumindest einer primären und zumindest einer weiteren, sekundären Schleifleiste, und zumindest einen weiteren, zweiten Stromabnehmer mit zumindest einer tertiären und zumindest einer weiteren, quartären Schleifleiste. Wie bereits erläutert kann die primäre Schleifleiste des ersten Stromabnehmers Kohle umfassen, wobei die sekundäre Schleifleiste des ersten Stromabnehmers metallisierte Kohle umfasst. Primäre und sekundäre Schleifleisten weisen eine gleiche Breite, insbesondere von jeweils 1950 mm, auf. Die tertiäre Schleifleiste des zweiten Stromabnehmers umfasst ebenfalls Kohle, die quartäre Schleifleiste hingegen umfasst Kupfer als Werkstoff. Tertiäre und quartäre Schleifleisten sind wiederum gleich breit, jedoch weisen sie eine Breite auf, welche von der Breite der primären und der sekundären Schleifleisten abweichen. Insbesondere sind die tertiäre und die quartäre Schleifleiste 1450 mm breit.
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Natürlich ergeben sich durch verschiedene Breiten und unterschiedliche Materialen der Schleifleisten von zwei, drei, vier oder mehr Stromabnehmern weitere Permutationen, auf deren Darstellung hier verzichtet wurde, welche jedoch von der Erfindung als umfasst gelten.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs umfasst zumindest folgende verfahrensschritte:
- a. Herstellen einer galvanischen Verbindung der primären Schleifleiste des Stromabnehmers mit einem Fahrdraht eines ortsfesten Streckennetzes in einer ersten Stellung des Stromabnehmers, wobei die sekundäre Schleifleiste in der ersten Stellung des Stromabnehmers frei von einer galvanischen Verbindung mit dem Fahrdraht ist,
- c. Lösen der galvanischen Verbindung der primären Schleifleiste mit dem Fahrdraht des ortsfesten Streckennetzes durch Bewegen der primären Schleifleiste aus der ersten Stellung in eine zweite Stellung des Stromabnehmers und Herstellen einer galvanischen Verbindung der sekundären Schleifleiste des Stromabnehmers mit dem Fahrdraht des ortsfesten Streckennetzes in der zweiten Stellung des Stromabnehmers durch Bewegen der sekundären Schleifleiste aus der ersten Stellung in die zweite Stellung des Stromabnehmers.
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Verfahrensschritt c wird insbesondere auf einer vorgegebenen, begrenzten Strecke im Bereich einer Landesgrenze ausgeführt, insbesondere erfolgt Verfahrensschritt c in Abhängigkeit der momentanen Position des Schienenfahrzeugs. Weitergebildet ist die Ausführung von Verfahrensschritt c auch abhängig vom Fahrziel des Schienenfahrzeugs und/oder dessen momentaner Fahrtrichtung. Zunächst wird dazu die momentane Position des Schienenfahrzeugs erfasst. Befindet sich das Schienenfahrzeug auf der vorgegebenen Strecke vor oder kurz nach der Landesgrenze in vorgegebener Fahrtrichtung bzw. vorgegebenem Fahrziel, werden die Schleifleisten zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegt. Das Schienenfahrzeug weist entsprechende Mittel zum Erkennen und zum Verarbeiten der momentanen Position des Schienenfahrzeugs auf, beispielsweise einen GPS-Empfänger.
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Auch kann Verfahrensschritt c bei einer Änderung des Werkstoffs des Fahrdrahts und/oder bei einer Änderung der Versorgungsspannung des Fahrdrahts und/oder bei einem Überschreiten einer Landesgrenze durchgeführt werden. Vor dem Verfahrensschritt c kann daher folgender Verfahrensschritt ausgeführt werden:
- b. Erkennen einer Änderung des Werkstoffs und/oder der Beschaffenheit des Fahrdrahts und/oder einer Änderung einer Versorgungsspannung.
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Infolgedessen erfolgen die Bewegungen der Schleifleisten zwischen der ersten und der zweiten Stellung.
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Erkannt wird eine Änderung des Werkstoffs des Fahrdrahts und/oder der Versorgungsspannung des Fahrdrahts beispielsweise mittels geeigneter und entsprechend ausgebildeter Sensoren. Es können auch Sender am Streckennetz angeordnet sein, welche entsprechende Nachrichten per kodierten Signalen senden, um Wechsel der Schleifleisten anzuzeigen. Das Fahrzeug umfasst dann seinerseits zumindest einen komplementären Empfänger zum Empfangen der Signale und zumindest einen geeignet ausgestalteten Controller zum Verarbeiten der Nachricht. Darüber hinaus kann die Änderung des Werkstoffs des Fahrdrahts und/oder die Änderung einer Versorgungsspannung und/oder das Überschreiten einer Landesgrenze auch durch einen Menschen erkannt werden und der Verfahrensschritt c anschließend durch diesen manuell eingeleitet werden.
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Wie bereits ausgeführt können die Bewegungen der primären und der sekundären Schleifleiste in Abhängigkeit voneinander oder unabhängig voneinander erfolgen.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, in denen jeweils ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist. Gleiche Elemente in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch einen Stromabnehmer des Stands der Technik,
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2 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Stromabnehmer mit Schleifleisten in einer ersten Stellung,
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3 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Stromabnehmer mit Schleifleisten in einer dritten Stellung.
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1 wurde bereits einleitend skizziert. Ein voneinander unabhängiges Lösen und Verbinden von Schleifleisten mit dem Fahrdraht ist erst mit dem in 2 veranschaulichten oberen Teil eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers 1 ermöglicht. Es handelt sich ebenfalls um einen Einholmstromabnehmer 1 mit Wippe 7. Bis zur Wippe 7 ist der untere Teil des Stromabnehmers 1 baugleich zur Ausführung in 1. Auch hier handelt es sich bei dem Fahrdraht 2 des ortsfesten Streckennetzes um einen Fahrdraht einer Oberleitung. Auf der Wippe 7 sind zwei primäre Schleifleisten 3, sowie zwei sekundäre Schleifleisten 4 angeordnet. Allgemein kann der Stromabnehmer mehrere Schleifleisten zur Herstellung einer galvanischen Verbindung des Stromabnehmers mit dem Fahrdraht des ortsfesten Streckennetzes umfassen.
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Sowohl die primären Schleifleisten 3, als auch die sekundären Schleifleisten 4 sind zur galvanischen Kopplung des Fahrdrahts 2 der Oberleitung geeignet und entsprechend ausgestaltet. Sie bestehen jedoch aus unterschiedlichen Werkstoffen. Hier sind die primären Schleifleisten 3 aus Kohle gebildet. Die sekundären Schleifleisten 4 sind hingegen aus metallisierter Kohle oder Kupfer hergestellt. Die primären Schleifleisten 3 sowie auch die sekundären Schleifleisten 4 sind jeweils baugleich.
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Die Schleifleisten 3 und 4 des Stromabnehmers 1 sind in einer ersten Stellung skizziert, in welcher über die primären Schleifleisten 3 eine galvanische Verbindung zum Fahrdraht 2 hergestellt ist. Die sekundären Schleifleisten 4 sind frei von einer galvanischen Verbindung zum Fahrdraht 2.
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Die Schleifleisten 3, 4 sind hier jeweils vertikal und damit senkrecht zum Fahrdraht 2 axial verschieblich in einer Linearführung 5 angeordnet. Der Strom wird zusätzlich durch die Linearführung geleitet, was zu einer Reduktion des elektrischen Verschleißes der Schleifleisten 3, 4 beiträgt.
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Die Schleifleisten 3, 4 können hier aktiv in die erste Stellung bewegt werden und in der ersten Stellung gehalten werden oder sie werden aktiv aus der ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegt, in welcher sie wiederum gehalten werden.
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3 gibt eine dritte Stellung der Schleifleisten 3, 4 wider, in welcher sowohl die primären Schleifleisten 3, als auch die sekundären Schleifleisten 4 mit dem Fahrdraht 2 des Streckennetzes galvanisch verbunden sind. Die dritte Stellung wird von den Schleifleisten 3, 4 insbesondere eingenommen, bevor die galvanischen Verbindungen der primären Schleifleisten 3 mit dem Fahrdraht 2 des ortsfesten Streckennetzes durch Bewegen der primären Schleifleisten in die zweite Stellung des Stromabnehmers gelöst werden und nachdem die sekundären Schleifleisten 4 aus der ersten Stellung in Kontakt mit dem Fahrdraht 2 bewegt wurden, um eine galvanische Verbindung der sekundären Schleifleisten 4 des Stromabnehmers mit dem Fahrdraht 2 des ortsfesten Streckennetzes herzustellen.
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Die Schleifleisten 3, 4 werden insbesondere mittels Aktoren, beispielsweise Pneumatik-Aktoren oder Elektromotoren zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegt. In der ersten und/oder der zweiten Stellung werden sie beispielsweise mittels geeigneten Haltemitteln gehalten. Neben den Haltemitteln können auch sogenannte Rückstellmittel, insbesondere zumindest ein mechanisches Rückstellmittel, beispielsweise Federn 6, vorgesehen sein, welche derart ausgebildet und am Stromabnehmer angeordnet sind, eine Kraft auf die sekundären Schleifleisten 4 aufzubringen, um sie frei von weiteren äußeren Kräften, und hier entgegen der Schwerkraft, aus der ersten oder vierten Stellung in die zweite oder dritte Stellung zu bewegen und welche analog derart ausgebildet und am Stromabnehmer angeordnet sind, eine Kraft auf die primären Schleifleisten 3 aufzubringen, um sie frei von weiteren äußeren Kräften, und hier entgegen der Schwerkraft, aus der zweiten oder dritten Stellung in die erste oder vierte Stellung zu bewegen.
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Befinden sich die Schleifleisten 3, 4 in der dritten Stellung, wie in 3 angedeutet, würden sie ohne weitere äußere Krafteinwirkung in eine vierte Stellung zurückkehren, in welcher die primären und die sekundären Schleifleisten 3, 4 frei sind von einen galvanischen Verbindung mit dem Fahrdraht 2 und welche somit als Ruhposition bezeichnet werden könnte. Sind die sekundären Schleifleisten 4 also frei von weiteren, auf sie wirkenden äußeren Kräften, bewirkt die auf sie aufgebrachte Kraft des Rückstellmittels, hier der Feder, dass die sekundären Schleifleisten 4 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt werden. Unter Einwirkung einer weiteren äußeren Kraft, hier zusätzlich zur Schwerkraft, auf die sekundäre Schleifleiste 4 entgegen der Federkraft, ist die sekundäre Schleifleiste 4 wiederum aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegbar. Diese wird durch die genannten Mittel zum Bewegen der Schleifleisten, insbesondere der angeführten Aktoren, aufgebracht. Analoges gilt für die primären Schleifleisten 3.
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Alternativ werden die Schleifleisten 3, 4 entgegen der Schwerkraft mittels den genannten Mittel zum Bewegen der Schleifleisten, insbesondere Aktoren, bewegt und gegebenenfalls im Kontakt mit dem Fahrdraht gehalten. Es kann auch hierfür ein Haltemittel vorgesehen sein. Wird jedoch keine Kraft entgegen der Schwerkraft auf die Schleifleisten 3, 4 aufgebracht, würden diese in ihre Ruheposition zurückkehren – die erste Stellung für die sekundären Schleifleisten 4 und die zweite Stellung für die primären Schleifleisten 3 oder in die vierte Stellung. Ein Haltemittel, um sie in der ersten bzw. zweiten, respektive vierten Stellung zu halten wäre dann nicht zwingend notwendig.
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Um noch weitere Zulassungen zu erhalten kann das Fahrzeug wenigstens zwei Stromabnehmer umfassen, deren Schleifleisten unterschiedliche Breiten aufweisen.
