DE19940047C2 - Energieeinspeisung am Fahrwegsende eines Magnetschwebefahrzeug-Systems - Google Patents

Abstract

Bisher vorgesehene Magnetschwebefahrzeug-Systeme mit zwei parallel geführten Fahrspuren, die jeweils zwei synchrone Langstator-Motoren aufweisen, erweisen sich am Fahrwegsende als problematisch, da sie einen großen Anschlußfahrweg benötigen und eine geringere Verfügbarkeit aufweisen als die Antriebsbereiche auf der Strecke. DOLLAR A Für die Energieeinspeisung ist nunmehr vorgesehen, dass den Fahrspuren (7) des Rangierbereiches (ABE 0c) und den Fahrspuren (1, 4) des ersten Antriebsbereiches (ABE 0a, ABE 0b) des Fahrweges jeweils eine Umrichtereinheit (URE c, URE a, URE b) zugeordnet ist, die über einen von der Betriebsleittechnik gesteuerten Sicherheitsschalter (S5, S2, S4) auf die erste Antriebsseite der jeweils zugeordneten Fahrspur(en) (7, 1, 4) und über weitere Schalter (S11, S12) auf die erste Antriebsseite der nichtzugeordneten Fahrspur(en) (7, 1, 4) schaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft die Energieeinspeisung am Fahrwegsende eines Magnetschwebefahrzeug-Systems mit zwei parallel geführ­ ten in Antriebsstrecken unterteilten Fahrspuren, die jeweils zwei synchrone Langstator-Motoren aufweisen, deren von einem Antrieb angesteuerte Statoren jeweils eine erste und eine zweite Antriebsseite einer Fahrspur bilden und an einem Fahr­ weg angeordnet sind und jeweils von einem Energieversorgungs­ system gespeist werden, und mit einem von beiden Fahrspuren zu erreichenden Rangierbereich mit mindestens einer Fahrspur, wobei dieser mindestens einen Fahrspur des Rangierbereiches und den Fahrspuren einer vom Bahnhof aus ersten Antriebsstre­ cke des Fahrwegs jeweils eine Umrichtereinheit zugeordnet ist.

Eine derartige Vorrichtung zur Energieeinspeisung in ein Mag­ netschwebefahrzeug-System ist aus dem Aufsatz von Jens Hein­ rich und Josef Ruppel "Energieversorgung der Magnetschnell­ bahn Berlin-Hamburg" in eb 3/99 bekannt. Es ist hieraus be­ kannt, dass neben Streckenunterwerken auch Rangierunterwerke vorgesehen sind und dass jedem dieser Unterwerke Umrichter­ einheiten zuordnet sind.

Die Fahrwege von bisher konzipierten Magnet-Schwebebahnen mit synchronem Langstatorantrieb haben zwei Fahrspuren, die nor­ malerweise in Gegenrichtung befahren werden, und sind in ein­ zelne Antriebsstrecken von maximal 50 km Länge geteilt, die über zugeordnete Unterwerke mit Elektroenergie versorgt wer­ den, wobei in den Statorwicklungen der Linearmotoren, die links und rechts an einem Fahrweg angeordnet sind, durch ei­ nen dreiphasigen Strom ein elektromagnetisches Wanderfeld er­ zeugt wird. Zur Steuerung der Geschwindigkeit des Magnet- Schwebefahrzeuges werden die Frequenz des Wanderfeldes sowie der Statorstrom beeinflusst. Dazu werden alle regelungsrele­ vanten Daten vom Schwebefahrzeug zum Antrieb übertragen.

Antriebsstrecke, Unterwerk, dezentrale Betriebsleittechnik und Schwebefahrzeug bilden jeweils eine Antriebseinheit, die solange unverändert bleibt, wie sich ein Schwebefahrzeug auf der Antriebsstrecke befindet. Auf jeder Antriebsstrecke kann je Fahrspur deshalb nur ein einziges Magnet-Schwebefahrzeug geführt werden.

Ein Unterwerk kann ein oder zwei Antriebsblöcke pro Fahrspur enthalten, neben einer Energieeinspeisung z. B. über eine 110- kV-Anbindung.

Ein Antriebsblock wiederum enthält je nach Schaltung der An­ triebsstrecken des Langstators zwei oder drei Umrichterein­ heiten einschließlich Transformatoren mit der dazugehörigen Schaltanlage und den Steuereinrichtungen für Umrichter und Schaltanlage.

Die Anordnung von zwei Antriebsblöcken je Fahrspur und An­ triebsstrecke hat den Vorteil, dass eine Antriebsstrecke von benachbarten Unterwerken gespeist werden kann. Damit wird die Verfügbarkeit der Antriebsstrecke für einen Fehlerfall in ei­ nem Unterwerk erhöht, zum anderen kann ein folgendes Schwebe­ fahrzeug sofort in die Antriebsstrecke einfahren, wenn das vorausfahrende Schwebefahrzeug diese verlassen hat.

Für die letzte, kurze Antriebsstrecke am Ende des Fahrweges, d. h. in bzw. direkt vor dem Kopfbahnhof, ist in jedem Fall für das erste (bzw. letzte) Unterwerk des Fahrweges ein An­ triebsblock vorgesehen, der jeweils eine Umrichtereinheit je Fahrspur besitzt, da am Ende des Fahrweges ja nur in eine Fahrwegsrichtung eingespeist werden muss. Diese Umrichterein­ heiten übernehmen insbesondere auch die Versorgung des Ran­ gierbereiches.

Diese letzte Antriebsstrecke ist deshalb auf den Bereich des Kopfbahnhofs begrenzt, da, wie gesagt, sich auf jeder An­ triebsstrecke immer nur ein Schwebefahrzeug befinden kann. Ist ein Schwebefahrzeug in den Bahnhof eingefahren und ver­ harrt dort noch zum Aussteigen oder wird auf einen Abstellbe­ reich oder die zweite Fahrspur rangiert, so würde ansonsten die gesamte an den Bahnhofsbereich anschließende erste An­ triebsstrecke für das nachfolgende Schwebefahrzeug blockiert werden. Da die Zugabstände jedoch sehr kurz sind, kann dies nicht hingenommen werden.

Bei Ausfall des Antriebsblockes am Fahrwegsende besteht daher nicht ohne weiteres die Möglichkeit wie in Antriebsstrecken auf freier Strecke, die erste Antriebsstrecke sowie den Ran­ gierbereich durch den nächsten benachbarten, am Anfang der ersten freien Antriebsstrecke angeordneten Antriebsblock zu speisen. Umgekehrt kann ebenfalls nicht ohne weiteres die erste freie Antriebsstrecke nach dem Bahnhofsbereich durch einen Antriebsblock des ersten Unterwerkes gespeist werden. Die Verfügbarkeit dieser Antriebsstrecke ist deshalb einge­ schränkt.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist, dass aus Sicherheitsgründen an den Haltepunkt am Kopfbahnhof eine An­ schlussfahrweglänge, ein sogenannter Durchrutschweg, ange­ schlossen werden muss, dessen Länge mit der Antriebsleistung des ersten Antriebsblocks in Verbindung steht. Die Länge des Anschlussfahrweges ist nämlich unter der worst-case-Annahme zu projektieren, dass das Schwebefahrzeug innerhalb einer Totzeit zwischen dem Erkennen einer Geschwindigkeits-Soll­ wertüberschreitung beim Einfahren in den Haltebereich, d. h. wenn die durch die Betriebsleittechnik eingeleitete Bremsung ungenügend oder gar nicht wirkt, und einer darauf eingeleite­ ten Aktivierung fahrzeugeigener Bremsen noch einmal voll be­ schleunigt wird. Ein zweiter Fehlerfall kann die Ausfahrt des Schwebefahrzeuges von seinem Haltepunkt in die falsche Rich­ tung sein. Die Anschlussfahrweglänge muss deshalb für den Weg des Schwebefahrzeuges innerhalb der Beschleunigungszeit und die anschließende Bremsung ausgelegt werden. Für den An­ schlussfahrweg entstehen somit erhebliche Kosten, die insbe­ sondere dann ungewöhnlich ansteigen, wenn sich der Kopfbahn­ hof innerhalb eines Tunnels befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energieeinspei­ sung am Fahrwegsende eines Magnetschwebefahrzeug-Systems so zu gestalten, dass die Verfügbarkeit der Antriebsstrecken am Ende des Fahrweges erhöht und dennoch möglichst die An­ schlussfahrweglänge vermindert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Danach werden die sich an sich widersprechenden oben genann­ ten Forderungen dadurch erfüllt, dass jede Umrichtereinheit über einen von der Betriebsleittechnik gesteuerten Si­ cherheitsschalter auf die erste Antriebsseite der jeweils zu­ geordneten Fahrspur(en) und über weitere Schalter auf die erste Antriebsseite der nichtzugeordneten Fahrspur(en) schaltbar ist.

Insbesondere ist den Fahrspuren des Rangierbereichs und den ersten Antriebsstrecken des Fahrwegs jeweils nur eine einzige Umrichtereinheit zugeordnet.

Im Rangierbereich und in der ersten Antriebsstrecke werden also nur jeweils eine Antriebsseite der Fahrmotoren gespeist und die gleichzeitige Speisung beider Antriebsseiten ausge­ schlossen, so dass die maximal mögliche Antriebsbeschleuni­ gung des Zuges reduziert wird. Wegen der reduzierten An­ triebsbeschleunigung braucht dann auch nur eine reduzierte Anschlussfahrweglänge vorgesehen werden. Durch die Umschalt­ möglichkeiten wird die Verfügbarkeit der Fahrspuren im Bahn­ hofsbereich wesentlich erhöht.

Zur weiteren Erhöhung der Verfügbarkeit des Rangierbereiches und der ersten Antriebsstrecke kann vorgesehen sein, dass die dem Rangierbereich zugeordnete Umrichtereinheit statt auf die erste Antriebsseite einer Fahrspur auf die zweite Antriebs­ seite der Fahrspur(en) des Rangierbereiches und über Schalter auch auf die zweite Antriebsseite der übrigen Fahrspuren schaltbar ist.

Außerdem kann die Verfügbarkeit der ersten vorgelagerten An­ triebsstrecke erhöht werden, indem die beiden den ersten An­ triebsstrecken der Fahrspuren des Fahrweges zugeordneten Um­ richtereinheiten statt mit der ersten Antriebsseite der zuge­ ordneten Fahrspuren über Streckenkabel jeweils mit der ersten Antriebsstrecke der vorgelagerten Antriebsstrecke verbindbar sind.

Zweckmäßig sind dazu die der Umrichtereinheit im Rangierbe­ reich zugeordneten Schalter zur Umschaltung auf die ersten oder zweiten Antriebsseiten, sowie die den Umrichtereinheiten für die ersten Antriebsstrecken der Fahrspuren zugeordneten Schalter zur Umschaltung auf die erste Antriebsseite der je­ weils zugeordneten Fahrspur oder auf die Streckenkabel gegen­ seitig mechanisch verriegelt.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt die Energieeinspeisung eines Magnetbahnsystems an einem Fahr­ wegsende.

Eine Fahrspur 1 mit zwei Statoren 2 und 3 als Antriebsseiten, die sich auf einem Fahrweg befindet, ist beispielsweise für die Ausfahrt eines Magnet-Schwebefahrzeuges aus einem Kopf­ bahnhof vorgesehen. Eine weiterere Fahrspur 4 mit zwei Stato­ ren 5 und 6 als Antriebsseiten ist dagegen für die Einfahrt eines Magnet-Schwebefahrzeuges vorgesehen. Um ein in die Fahrspur 4 eingefahrenes Magnet-Schwebefahrzeug zur Ausfahrt auf der Fahrspur 1 wieder bereitzustellen und damit den Bahn­ hof für die Einfahrt des nächsten Magnet-Schwebefahrzeugs freizumachen oder um zu wartende oder abzustellende Magnet- Schwebefahrzeuge von den Fahrspuren 1 oder 4 zu nehmen, ist eine weitere Fahrspur 7 mit zwei Statoren 8 und 9 als An­ triebsseiten innerhalb eines Rangierbereiches ABE 0c vorgese­ hen, in die ein Magnet-Schwebefahrzeug über Weichen gelangt.

An den Enden beider Fahrspuren 1 und 4 sind Antriebsstrecken ABE 0a und ABE 0b von wenigen Hundert Metern Länge eingerich­ tet, in denen ein Magnet-Schwebefahrzeug sowohl bei Einfahrt als auch bei Ausfahrt von einem der beiden Motoren, d. h. nur über einen der Statoren 2 oder 3 bzw. einen der Statoren 5 oder 6, angetrieben bzw. bei Einfahrt gebremst wird, was durch die noch aufzuzeigende Anordnung und Verschaltung der Einspeisung am Fahrwegsende realisiert wird. Für die Länge eines Anschlussfahrweges, der zum Anhalten im Notfall dient, muss deshalb nur mit der halben Antriebsleistung gerechnet werden. Das bedeutet, dass der Anschlussfahrweg entsprechend verkürzt werden kann. Auf die Bremsung bei Einfahrt eines Magnet-Schwebefahrzeuges, die in der letzten Antriebsstrecke, in der sich der Haltepunkt befindet, dann auch nur auf eine Antriebsseite wirkt, hat die Verkürzung kaum einen Einfluss, da sich ein Magnet-Schwebefahrzeug in diesem Bereich ohnehin bereits in langsamer Fahrt befindet.

Zur Stromversorgung sind drei Umrichtereinheiten URE a, URE b und URE c vorgesehen, wobei die Fahrspur 1 normalerweise von der Umrichtereinheit URE a und die Fahrspur 4 von der Umrich­ tereinheit URE b versorgt wird. Die Fahrspur 7 des Rangier­ bereiches ABE 0c lässt sich separat mit der Umrichtereinheit URE c versorgen.

Die Umrichtereinheit URE a lässt sich mittels eines Schalters S1 und eines Sicherheitsschalters S2 und die Umrichtereinheit URE b mittels eines Schalters S3 und eines Sicherheitsschal­ ters S4 jeweils an einen Fahrwegsmotor, nämlich an die Statoren 3 bzw. 6 schalten. Umrichtereinheit URE c lässt sich über einen Sicherheitsschalter S5 und einen von zwei weiteren Schaltern S6, S7 an den Stator 9, gegebenenfalls an den Sta­ tor 8 des Rangierbereiches ABE 0c schalten. Die Sicherheits­ schalter werden ausschließlich durch die Betriebsleittechnik angesteuert. Auf sie besteht kein Zugriff vom Antrieb aus.

Die Schalter S6 und S7 sind mechanisch miteinander verrie­ gelt, so dass sich jeweils nur einer von beiden im Einschalt­ zustand befinden kann, wobei auf den Stator 8 nur bei beson­ deren Betriebszuständen, z. B. bei einem Fehler am Stator 9, umgeschaltet wird.

Mit dem Schalter S1 auf die gleiche Weise mechanisch verrie­ gelt ist ein Schalter S8, mit dem sich die Umrichtereinheit URE a über einen weiteren Sicherheitsschalter S9 und ein Streckenkabel SKS 1a statt auf den Stator 3 der einen An­ triebsseite der Antriebsstrecke ABE 0a auf die vorgelagerte Antriebsstrecke umschalten lässt. Gleiches ist für die Fahr­ spur 4 mit einem Schalter S10, einem Sicherheitsschalter S11 und einem Streckenkabel SKS 1b vorgesehen. Eine derartige Um­ schaltung wäre z. B. dann nötig, wenn am ersten Unterwerk an der Strecke, das diese erste Antriebsstrecke versorgt, ein Fehler auftreten würde.

Für einen Ausfall eines der Umrichtereinheiten URE a, URE b, URE c ist mit Schaltern S12 und S13 außerdem ein Umschaltweg vorhanden, über die die Statoren 3 oder 6 auch von einem an­ deren als den im normalen Betriebsfall wirksamen Umrichter­ einheiten URE a bzw. URE b versorgt werden können.

Über einen zweiten Umschaltweg mit Schaltern S14 und S15 lässt sich die dem Rangierbereich ABE 0c zugeordnete Umrich­ tereinheit URE c außerdem auf die Statoren 2 oder 5 schalten, wenn auch, wie oben bereits geschildert, für einen Fehlerfall der Stator 8 in Betrieb genommen ist.

Mit den aufgezeigten Umschaltmöglichkeiten wird die Verfüg­ barkeit der Antriebsstrecke ABE 0a, ABE 0b und des Rangierbe­ reiches ABE 0c wesentlich erhöht, da ein gleichzeitiger Aus­ fall mehrerer Umrichtereinheiten URE 0a, URE 0b, URE 0c nur eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit besitzt.

Claims (4)

1. Energieeinspeisung am Fahrwegsende eines Magnetschwebe­ fahrzeug-Systems mit zwei parallel geführten in Antriebs­ strecken unterteilten Fahrspuren (1, 4), die jeweils zwei syn­ chrone Langstator-Motoren aufweisen, deren von einem Antrieb angesteuerte Statoren (2, 3; 5, 6) jeweils eine erste und eine zweite Antriebsseite einer Fahrspur (1, 4) bilden und an einem Fahrweg angeordnet sind und jeweils von einem Energie­ versorgungssystem gespeist werden, und mit einem von beiden Fahrspuren (1, 4) zu erreichenden Rangierbereich (ABE 0c) mit mindestens einer Fahrspur (7), wobei dieser mindestens einen Fahrspur (7) des Rangierbereiches (ABE 0c) und den Fahrspuren (1, 4) einer vom Bahnhof aus ersten Antriebsstre­ cke (ABE 0a, ABE 0b) des Fahrweges jeweils eine Umrichterein­ heit (URE c, URE a, URE b) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Umrichtereinheit (URE c, URE a, URE b) über einen von der Betriebsleittechnik gesteuerten Sicherheitsschalter (S5, S2, S4) auf die erste Antriebsseite der jeweils zugeordneten Fahrspur (7, 1, 4) und über weitere Schalter (S11, S12) auf die erste Antriebsseite der nichtzugeordneten Fahrspur (7, 1, 4) schaltbar ist.

2. Energieeinspeisung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dieser mindestens einen Fahrspur (7) des Rangierbe­ reiches (ABE 0c) zugeordnete Umrichtereinheit (URE c) statt auf die erste Antriebsseite einer Fahrspur (7, 1, 4) auf die zweite Antriebsseite der mindestens einen Fahrspur (7) des Rangierbereiches (ABE 0c) und über Schalter (S14, S15) auf die zweite Antriebsseite der übrigen Fahrspuren (1, 4) schaltbar ist.

3. Energieeinspeisung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden, jeder Fahrspur (1, 4) der ersten Antriebs­ strecken (ABE 0a, ABE 0b) zugeordneten Umrichtereinheiten (URE a, URE b) statt auf die ersten Antriebsseiten der zuge­ ordneten Fahrspuren (1, 4) über Streckenkabel (SKS 1a, SKS 1b) jeweils auf die an die erste Antriebsstrecke (ABE 0a, ABE 0b) anschließende Antriebsstrecke schaltbar sind.

4. Energieeinspeisung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichtereinheit (URE c) im Rangierbereich (ABE 0c) zugeordnete Schalter (S6, S7) zur Umschaltung auf die ersten oder zweiten Antriebsseiten und den Umrichtereinheiten (URE a, URE b) für die Fahrspuren (1, 4) in der ersten Antriebs­ strecke (ABE 0a, ABE 0b) zugeordnete Schalter (S1, S8; S3, S10) zur Umschaltung auf die erste Antriebsseite der jeweils zugeordneten Fahrspur (1, 4) oder die Streckenkabel (SKS 1a, SKS 1b) gegenseitig mechanisch verriegelt sind.