DE2831396A1

DE2831396A1 - Einrichtung zur verstellung der auftriebs-steuerklappe fuer einen vertikal gefuehrten hochgeschwindigkeits-stromabnehmer

Info

Publication number: DE2831396A1
Application number: DE19782831396
Authority: DE
Inventors: Gregor Dipl Ing Friedel; Kurt Ing Wolfmayer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1978-07-17
Publication date: 1979-02-01
Also published as: AT352181B; CH630011A5; DE2831396B2; DE2831396C3; ATA533977A

Description

Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-Steuerklappe
für einen vertikal geführten Hochgeschwindigkeits-Stromabnehmer Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-Steuerklappe in Abgängigkeit vom Anpreßdruck des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht für einen vertikal geführten Hochgeschwindigkeits-Stromabnehmer, der aus einem Rahmen, einem an diesem federnd angeordneten Stromabnehmerkopf und mindestens einer verstellbaren Auftriebs-Steuerklappe besteht, wobei die dem Luftstrom ausgesetzten Teile des Stromabnehmers mit strömungsstabilisierenden Umkleidungen versehen sind und der Stromabnehmerkopf von einer in Leichtbauweise aus Isoliermaterial hergestellten tragflügelartig ausgebildeten strömungsstabilisierenden Umileidung umgeben ist, aus der die Schleifleisten des Stromabnehmerkopfes herausragen und bei dem die verstellbare Auftriebs-Steuerklappe ein Teil dieser tragilügelartigen Umkleidung ist.
Bei Fahrleitungen sind längs der Strecke auftretende Unterschiede in der Fahrdrahthöhe wegen der punktweisen Aufhängung des Fahrdrahtes unvermeidbar. Da der Stromabnehmerkopf beim Befahren der Fahrleitung diesen Höhenunterschieden folgen muß, muß er eine Auf- und Abbewegung mit kleiner Amplitude aber bei hohen Fahrgeschwindigkeiten großer Beschleunigung machen. Die zur Beschleunigung seiner Masse erforderlichen Kräfte sind quadratisch von der Fahrgeschwindigkeit und linear von der Amplitude, d.h. vom Durchhang des Fahrdrahtes sowie von der reduzierten Masse des Stromabnehmers abhEngig.
Dem Hersteller bietet sich daher bekanntlich als eine Maßnahme zur Verbesserung der Stromabnahme eine möglichst leichte Ausbildung des Stromabnehmerkopfes an.
Die auf den Stromabnehmer wirkenden Vertikalkräfte treten abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen auf.
Einmal erfolgt durch den Shitt3 gehenden Fahrdraht ein Absenken des Stromabnehmers gegen dessen Federkraft, dann muß der Stromabnehmer durch diese Federkraft dem aufwärts gehenden Fahrdraht wieder so nachgeführt werden, daß keine Kontakttrennung auftritt. Beiden Bewegungen wirken die Beschleunigungskräfte entgegen, die unter anderem vom Quadrat der Fahrgeschwindigkeit abhängig sind. Daher ist es zweckmäßig, die Federkraft des Stromabnehmers, d.h. den Anpreßdruck geschwindigkeitsabhängig zu verändern.
Diese quadratisch mit der Fahrgeschwindigkeit zunehmenden auf den Stromabnehmer wirkenden Beschleunigungskräfte führen bei sehr hohen Fahrgeschwindigkeiten zu den bekannten Schwierigkeiten bezüglich funkenfreier Stromabnahme und Verschleiß. Bezüglich der Funkenfreiheit kann bis zu einer bestimmten Grenze eine Verstärkung des Anpreßdruckes vorgenommen werden, um das Abschleu- dern der Schleifkontakte von der Fahrleitung zu vermeiden, gleichzeitig erhöht sich dabei Jedoch der Verschleiß.
Eine Anordnung zur Veränderung des Anpreßdruckes durch Veränderung der Spannung der Rahmen-Hubfedern ist durch die OE-PS 232 039 bekanntgeworden. Ein induktives Meßglied mit einer der Längenänderung der Bügelanpreßfeder und somit dem Anpreßdruck proportionalen Induktivitätsänderung beeinflußt einen Wechselstrom. Dieser muß über einen Trennübertrager zur Auswerteeinrichtung übertragen werden. Der Trennübertrager ist insbesondere für höhere Fahrdrahtspannungen groß, schwer und teuer und außerdem durch Fremdfelder oder Fremdpotentiale beeinflußbar. Auch erfordert das Spannen der Rahmenfedern eine große Leistung, während die Wirksamkeit der Anordnung wegen der Trägheit des Rahmens auf mittlere Geschwindigkeiten beschränkt bleiben muß.
Aus der Erkenntnis, daß es nur einen Bruchteil der Leistung erfordert, den aerodynamischen Auftrieb zu steuern, als sie erforderlich wäre, um den gesamten Stromabnehmerrahmen direkt anzutreiben, entstand eine in der DE-OS 2 363 683 angegebene verbesserte Vorrichtung zur Steuerung der vertikalen Bewegung eines Stromabnehmerbügels in Abhängigkeit von der Kraft zwischen Kollektorschuh und Oberleitungsdraht. Dabei handelt es sich um eine Steuerung ohne Verwendung einer äußeren Leistungsquelle, d.h. die Einrichtung, die den Stromabnehmerbügel anhebt und absenkt, wird vollständig von der strömenden Luft angetrieben. Die Steuerung dieser Einrichtung erfolgt derart, daß ein auf dem Stromabnehmerkopf angeordneter und vor diesem den Fahrdraht beschleifender FUhlhebel verwendet wird, der durch Richtung und Größe der zu erwartenden Fahrdraht abweichung eine Relativbewegung gegenüber dem Stromabnehmerkopf erfährt und diese über eine Hebelanordnung auf eine oder mehrere Luftklappen im Sinne von deren Verschwenkung überträgt. Da wegen der kleinen Amplitude der Fahrdrahtschwankungen der notwendigerweise relativ kurze Fühlhebel nur sehr kleine Relativbewegungen gegenüber dem Stromabnehmerkopf ausfahren kann, muß die Hebelanordnung notwendigerweise eine sehr große Übersetzung aufweisen und daher mehrteilig ausgeführt sein.
Bei Jeder großen mechanischen Ubersetzung tritt aber das Problem des Totganges auf. Durch diesen kommt es bei pendelnder Arbeitsweise zu stoßweiser Beanspruchung und damit zu erhöhtem Verschleiß. Die Anordnung vergrößer außerdem die Masse des Stromabnehmerkopfes und erhöht dessen Luftwiderstand. Ihre sicherlich sehr große Anfälligkeit gegenüber Vereisung sei letztlich erwähnt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung anzugeben, der die geschilderten Mängel im Stand der Technik nicht anhaften und sie löst diese Aufgabe dadurch, daß die Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-Steuerklappe in ihrem Meßkreis ein aus einer fahrdrahtgespeisten Glimmlampe, einem Glasfaser-Lichtleiterbündel sowie einem Fotoempfänger bestehendes Lichtleitersystem, dessen Lichtstrom durch vom Anpreßdruck des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht abhängiges Einschwenken einer Blende in den Lichtweg steuerbar ist, und in ihrem Steuerkreis ein isolierandes Übertragungselement zur Weiterleitung von Antriebsenergie an einen Verstellmechanismus der Auftriebs-Steuerklappe aufweist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß die Energie für den Meßkreis gering ist und dem Fahrdraht über einen einfachen Vorwiderstand für den geringen Lampenstrom entnommen werden kann, daß zur Weiterleitung der Meßgröße eine von elektromagnetischen Feldern nicht beeinflußbare Energieform verwendet wird und daß der am Stromabnehmer anzuordnende Teil der Einrichtung eine sehr kleine Masse aufweist und sehr stoßfest ist. Die Erfindung gewährleistet eine völlige Trennung der Bezugspotentiale durch eine aerhalb des elektrischen Systembereichs stehende Signalübertragung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Die Meßeinrichtung ist in einer tragflügelartigen Umkleidung 1 eines Stromabnehmerkopfes eingebaut, an deren hinterem Ende eine Auftriebs-Steuerklappe 2 angeordnet ist und an deren dem Fahrdraht zugewandten Fläche eine gefederte Schleifleiste 3 herausragt, die hier symbolisch für alle denkbaren Schleifleistenkombinationen stehen soll. An dieser Schleifleiste ist eine Blende 4 befestigt. Ebenfalls mit der Schleifleiste 3 ist eine Elektrode 5 einer Glimmlampe 6 leitend verbunden,deren zweite Elektrode 7 über einen Vorwiderstand 8 mit der Lokomotivmasse verbunden ist. Das Licht dieser Glimmlampe 6 wird durch eine Sammellinse 9 auf eine Stirnfläche eines Glasfaser-Lichtleiterbündels 10 geworfen. Die Stärke des von der Glimmlampe 6 ausgehenden und in das Glasfaser-Lichtleiterbündel 10 eindringenden Licht stromes wird durch die Blende 4 in dem Maße verändert, indem die Kohleschleifleiste 3 relativ zur Umkleidung 1 verschoben wird und ist somit ein Maß für die Größe dieser Verschiebung und damit für die Größe des diese Verschiebung bewirkenden Anpreßdruckes. Dieser dem Anpreßdruck proportionale Lichtstrom wird durch das Glasfaser-Lichtleiterbündel 10 zu einem im Inneren der Lokomotive angeordneten Fototransistor 11 geleitet und auf dessen lichtempfindlichen Bereich geworfen, so daß der Fototransistor 11 ausgesteuert wird. Die dem Lichtstrom und damit dem Anpreßdruck proportionale Ausgangsgröße des Fototransistors 11 wird in einem Regelverstärker 12 mit einem durch das Potentiometer 13 einstellbaren Sollwert verglichen und verursacht bei Abweichungen von diesem Sollwert eine entsprechende Ausgangsgröße des Regelverstärkers 12, die über einen Verstarker 14 einen elektromechanischen Wandler 15 steuert.
Als solcher kann etwa ein Stellmotor oder ein Drehmomentgeber vorgesehen sein, der über eine aus teleskopartig längsverschieblichen Teilen bestehenden Welle 16 aus Isoliermaterial die Verstellung der Klappe 2 bewirkt. Dazu weist diese einen Antriebsmechanismus 17 auf, der etwa aus einem Paar von in Eingriff stehenden Kegelrädern bestehen kann, von denen eines am Ende der Welle 16 und das zweite auf der Achse 18 der Auftriebs-Steuerklappe 2 angeordnet ist.
Es ist hier auch die Verwendung einer pneumatischen oder hydraulischen Verstelleinrichtung denkbar. Bei dieser wäre als elektromechanischer Wandler ein Organ zur Steuerung von Druck- oder Durchflußmenge eines pneumatischen oder hydraulischen Steuermediums, etwa in Form eines Elektroventils und ein pneumatischer oder hydraulischer Antriebsmechanismus für die Auftriebs-Steuerklappe vorzusehen.
1 Figur 1 Patentanspruch

Claims

Patentansruch Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-Steuerklappe in Abhängigkeit vom Anpreßdruck des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht fUr einen vertikal gefUhrten Hochge-Rchwindigkeits-Stromabnehmer, der aus einem Rahmen, einem an diesem federnd angeordneten Stromabnehmerkopf und mindestens einer verstellbaren Auftriebs-Steuerklappe besteht, wobei die dem Luftstrom ausgesetzten Teile des Stromabnehmers mit strömungsstabilisierenden Umkleidungen versehen sind und der Stromabnehmerkopf von einer in Leichtbauweise aus Isoliermaterial hergestellten tragflgelartg ausgebildeten strömungsstabilisierenden Umkleidung umgeben ist, aus der die Schleifleisten des Stromabnehmerkopfes herausragen und bei dem die verstellbare Auftriebs-Steuerklappe ein Teil dieser tragflugelartigen Umkleidung ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-Steuerklappe (2) in ihrem Meßkreis ein aus einer fahrdrahtgespeisten Glimmlampe (6), einem Glasfaser-Lichtleiterbündel (10) sowie einem Fotoempfänger (11) bestehendes Lichtleitersystem, dessen Lichtstrom irch vom Anpreßdruck des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht abhängiges Einschwenken einer Blende (4) in den Lichtweg steuerbar ist, und in ihrem Steuerkreis ein isolierendes Ubertragungselement zur Weiterleitung von Antriebsenergie an einen Verstellmechanismus der Auftriebs-Steuerklappe (2) aufweist.