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EP2651741B1 - Schienenfahrzeug mit einer einrichtung zur erzeugung einer niederohmigen verbindung zwischen rädern und fahrschienen - Google Patents

Schienenfahrzeug mit einer einrichtung zur erzeugung einer niederohmigen verbindung zwischen rädern und fahrschienen Download PDF

Info

Publication number
EP2651741B1
EP2651741B1 EP11793380.4A EP11793380A EP2651741B1 EP 2651741 B1 EP2651741 B1 EP 2651741B1 EP 11793380 A EP11793380 A EP 11793380A EP 2651741 B1 EP2651741 B1 EP 2651741B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail vehicle
wheel set
connecting line
energy source
wheels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP11793380.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2651741A1 (de
Inventor
Andreas Fuchs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2651741A1 publication Critical patent/EP2651741A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2651741B1 publication Critical patent/EP2651741B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or train
    • B61L1/18—Railway track circuits
    • B61L1/181—Details
    • B61L1/182—Use of current of indifferent sort or a combination of different current types
    • B61L1/183—Use of means on the vehicle for improving short circuit, e.g. in vehicles with rubber bandages

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle having at least two wheelsets which can be guided by rails, each having two wheels connected by means of a wheelset, grounding brushes which are fixedly mounted on the rail vehicle and provide electrical contact with rotatable components of an associated wheel set, at least one connecting line, the part a drive system and / or wheelset of the rail vehicle and electrically connects two grounding brushes, and at least one energy source to ensure a low-resistance connection between wheels and rails.
  • Such a rail vehicle is for example from the EP 2 082 943 A2 known.
  • the rail vehicle disclosed there has two bogies, each having two sets of wheels.
  • Each wheelset consists of two rail wheels, which are rotatably connected to each other by a Radsatzwelle.
  • Each wheel set has two grounding brushes that make electrical contact with the rotating components of the wheelset.
  • the earthing brushes are firmly mounted on the rail vehicle. From each grounding brush, a connecting line extends to a common potential point, which in turn is electrically connected to the conductive car body of the rail vehicle.
  • the interconnections between the earthing brushes and the common potential point are so-called traction feedback or ground current connections which are essential for the normal operation of the rail vehicle. They provide a conductive earth current connection via the wheelsets.
  • the previously known Rail vehicle also has a voltage or current source coupled to an induction loop.
  • the induction loop is arranged so that it induces a voltage at least in a partial section of the running rail.
  • the induced voltage ensures a low-resistance connection between the wheel and the rail.
  • From the DE 690 07 295 T2 is also a rail vehicle with a so-called induction loop known.
  • the induction loop is coupled to a voltage source that provides a varying current flow in the induction loop. In this way, a voltage is again induced in a rail section, whereby the electrical contact between rail and wheel improves.
  • train detection systems In order to reliably detect the presence of a rail vehicle in a track section, so-called train detection systems are known. For example, such train detection systems monitor a voltage applied between the rails of said track section. If the rail vehicle enters the track section, the wheel set of the rail vehicle forms a short circuit between the rails, so that a monitored voltage collapses. By corrosion of the wheels or rails, the contact resistance between the wheels and the rail can be increased so much that, especially in older train detection systems, the rail vehicle can not be reliably detected. For this reason, it is proposed in the aforementioned prior art documents to equip the rail vehicle with an induction loop, which induces stresses in the rails below the vehicle. The induced voltages reduce the contact resistance between the rails and the wheels. However, the previously known solutions liable Disadvantage that an additional component, namely the said induction loop, in the bogie or between the bogies must be installed.
  • the object of the invention is to reduce the contact resistance between wheels of a rail vehicle and the rails cost.
  • the invention solves this problem in that each energy source is coupled to an associated connection line.
  • the rail vehicle according to the invention is inexpensive.
  • the connecting line is coupled to at least two grounding brushes, which in turn are each in contact with rotating parts of the wheelset which rotate during travel.
  • the connecting lines thus form at least one branch of current which leads via the grounding brushes and at least partially also via the respective wheel set of the rail vehicle. In this way, the contact resistance between the wheel and rail is reduced.
  • the current flow in the wheelset shafts which is caused by the energy source, induces voltages in the wheelset, which improves the contact resistance, even in the case of corrugated wheels or rails.
  • the energy source is within the scope of the invention an electrical energy source.
  • the power source is a power source or a power source.
  • an energy source can be coupled to a plurality of connecting lines. Notwithstanding this, each energy source is assigned only one connection line.
  • At least one wheel set is equipped with two grounding brushes, which are arranged at opposite ends of the wheelset shaft of the said wheelset, wherein the wheelset shaft forms a portion of the connecting line.
  • at least a partial flow is driven by the energy source which is connected to the connecting line via the wheelset shaft. This reduces the contact resistance between wheel and rail.
  • the connecting line comprises at least one operating current return line, which is part of a drive unit of the rail vehicle and designed for the return of operating currents that occur during operation of the rail vehicle.
  • the connecting line comprises at least the operating current return lines already required for the drive, which makes it possible to close the circuit for driving under ground fault.
  • the operating current return lines are used in the invention to couple the respective energy source with the wheelset shaft without much effort, so that there a current flow can be generated, which reduces the contact resistance between the wheel and rail.
  • the operating current return lines each extend over a common potential point between two grounding brushes.
  • the energy source drives at least a partial flow over the common potential point and from there back to the respective other grounding brush with which the associated connecting line is connected.
  • a circuit is realized which can induce a voltage, for example in the rail area.
  • the current loop thus formed acts as an inductive loop, without, however, having to be installed in addition to existing electrical connection lines. This additional circuit can reduce the resistance even further.
  • the common potential point is electrically connected to the car body.
  • Such operating current return lines and common potential points, which are connected to the car body, are already known from practice, so that at this point on their exact design and meaning need not be discussed in more detail.
  • the connecting line comprises both an operating current return line and a wheelset shaft.
  • two subcircuits are realized by means of the connecting line with partial streams, which are performed once on the wheelset shaft and on the other via the operating current return lines.
  • Each partial current ensures a reduction in the contact resistance between the wheel and the rail.
  • the wheelset is connected in series with the operating current return line, wherein the energy source is a voltage source and is also integrated serially, for example in the form of a winding in the connecting line.
  • the energy source is connected via a coupling member to the connecting line.
  • a coupling element is for example a coupling capacitor for a parallel feed or a coupling coil or a coupling transformer, which is connected in series in the connecting line.
  • Such coupling members are known as such, however, so that their exact Design need not be discussed in detail.
  • a plurality of energy sources are provided, which are connected to different connecting lines.
  • several circuits are realized by means of the connection lines, each circuit being equipped with its own energy source. This energy source drives a current only via the associated circuit, that is, the respective associated connection line.
  • Each circuit provides for a reduction of the associated contact resistance between the wheel and the rail.
  • said energy sources are synchronized with each other.
  • in-phase currents are induced in the various circuits via the connecting lines or wheelset waves, so that the induction of stresses in rail sections is facilitated, which are arranged in the immediate vicinity of the connecting lines.
  • each wheel set is equipped with two grounding brushes on different wheels of said wheelset and with an associated power source.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the rail vehicle 1 according to the invention in a schematic representation from below.
  • the rail vehicle 1 shown there has bogies, not shown, each with two wheelset shafts 2, 3 and 4 and 5 respectively. On the bogies, a likewise not shown car body is supported.
  • the rail vehicle 1 is, for example, a locomotive.
  • each wheel set 2, 3, 4 or 5 each comprises two wheels 6 and a wheel set shaft 7 extending through the wheels 6. Everybody is here Wheel set shaft 7 equipped at their opposite ends, each with a designed here as a carbon brush grounding brush 8.
  • Each wheel set 2, 3, 4 or 5 is also associated with a current source 9, which is connected via a connecting line 10, 11, 12 or 13 with two grounding brushes 8.
  • Each connecting line 10, 11, 12 or 13 comprises, on the one hand, the wheelset shaft 7 extending between the grounding brushes 8.
  • each grounding brush 8 is connected via a potential point 14 common to all connecting lines 10, 11, 12, 13 and operating current return lines 15, 16, 17, 18 connected to the other grounding brush 8 of the same wheelset 2, 3, 4 and 5 respectively.
  • Each connecting line 10, 11, 12 or 13 thus comprises once the wheelset shaft 7 extending between the earthing brushes 8 and also an operating current return lines 15, 16, 17, 18 guided over the common potential point 14.
  • the grounding brushes 8 are fixed to the bogie or to the body of the vehicle Due to the power source 9, a partial current is generated via the respective wheelset shaft 7, which in turn ensures a reduction of the contact resistance between the associated wheels and a running rail, not shown, which leads the rail vehicle 1.
  • a further partial flow flows via the respective operating current return line 15, 16, 17, 18.
  • the operating current return lines 15, 16, 17, 18 are illustrated with their respective inductances 19.
  • FIG. 2 the resulting partial flows are drawn. It can be seen that a partial flow Ia1 flows over the wheelset shaft 7, whereas a partial flow Ir1 is guided via the operating flow return line 15 and the common potential point 14.
  • the over the return flow line 15, 16, 17, 18 flowing partial stream Ir1 is disturbing in itself, because it reduces the current flowing in Radsatzachsen current. However, since the partial current flowing in the return-current lines is reduced via the inductors 19, this is tolerated here.
  • the current sources 9 are synchronized with each other, so that in-phase currents in the wheelset shafts 7 and in the operating current return lines 15, 16, 17, 18 are generated. In this way, an additional voltage is induced in the rails, which further reduces the contact resistance between the rails, not shown, and the wheels 5.
  • an induction loop can be completely dispensed with.
  • the current sources 9 are arranged on the carriage side and feed the associated currents into already existing operating current return lines 15, 16, 17, 18 or wheelset shafts 7, whereby the contact resistance between the wheel and rail is reduced. By in-phase power supply, the induction of voltages in the rails is possible.
  • the operating current return lines 15, 16, 17, 18 are preferably formed symmetrically.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the rail vehicle 1 according to the invention in a schematic representation from below, extending from the in the Figures 1 and 2 shown embodiments only by the design of the power sources and their coupling into the respective connecting line 10, 11, 12 and 13 differs.
  • the energy source is in the in FIG. 3 shown embodiment as a voltage source 20, in series is connected in the respective operating current return line 15, 16, 17 and 18.
  • the connecting lines 10, 11, 12 and 13 are thus each formed by a series connection of the respective operating current return line 15, 16, 17 and 18 and the respective electrically connected wheelset shaft 7.
  • the voltage sources 20 generate the voltages U1, U2, U3 and U4.
  • FIG. 4 shows the structure of the voltage source 20 in more detail. It can be seen that the energy source 20 has a transformer 21 and an oscillator 22.
  • the oscillator 22 is connected to a primary winding 23 of the transformer 21, where is connected in series with the secondary winding 24 of the transformer 21 in the respective connecting line 10, 11, 12, 13 and 14 respectively.
  • the oscillator 22 generates an alternating current which induces a voltage in the secondary winding 24 which ensures the desired current flow in the wheelset shafts 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit wenigstens zwei von Fahrschienen führbaren Radsätzen, die jeweils zwei mittels einer Radsatzwelle verbundene Räder aufweisen, Erdungsbürsten, die fest an dem Schienenfahrzeug montiert sind und einen elektrischen Kontakt mit rotierbaren Bauteilen eines zugeordneten Radsatzes bereitstellen, wenigstens einer Verbindungsleitung, die Teil eines Antriebssystems und/oder Radsatzes des Schienenfahrzeugs ist und zwei Erdungsbürsten elektrisch miteinander verbindet, und wenigstens einer Energiequelle zur Gewährleistung einer niederohmigen Verbindung zwischen Rädern und Fahrschienen.
  • Ein solches Schienenfahrzeug ist beispielsweise aus der EP 2 082 943 A2 bekannt. Das dort offenbarte Schienenfahrzeug verfügt über zwei Drehgestelle, die jeweils zwei Radsätze aufweisen. Jeder Radsatz besteht aus zwei Schienenrädern, die durch eine Radsatzwelle drehfest miteinander verbunden sind. An jedem Radsatz sind zwei Erdungsbürsten angebracht, die mit den rotierenden Komponenten des Radsatzes einen elektrischen Kontakt herstellen. Dabei sind die Erdungsbürsten fest an dem Schienenfahrzeug montiert. Von jeder Erdungsbürste erstreckt sich eine Verbindungsleitung zu einem gemeinsamen Potenzialpunkt, der wiederum elektrisch mit dem leitenden Wagenkasten des Schienenfahrzeugs verbunden ist. Bei den Verbindungsleitungen zwischen den Erdungsbürsten und dem gemeinsamen Potenzialpunkt handelt es sich um so genannte Traktionsrückführungs- oder Erdstromverbindungen, die für den Normalbetrieb des Schienenfahrzeugs unerlässlich sind. Sie sorgen für eine leitende Erdstromverbindung über die Radsätze. Das vorbekannte Schienenfahrzeug weist ferner eine Spannungs- oder Stromquelle auf, die mit einer Induktionsschleife gekoppelt ist. Die Induktionsschleife ist so angeordnet, dass diese eine Spannung zumindest in einem Teilabschnitt der Fahrschiene induziert. Die induzierte Spannung sorgt für eine niederohmige Verbindung zwischen dem Rad und der Fahrschiene.
  • Aus der EP 2 052 941 A1 ist eine Einrichtung bekannt, die einen Kurzschluß von Schienen bei Verwendung von Fahrzeugen mit Achssätzen ermöglicht, die mit isolierten, metallischen Radreifen versehen sind.
  • Aus der DE 690 07 295 T2 ist ebenfalls ein Schienenfahrzeug mit einer so genannten Induktionsschleife bekannt. Die Induktionsschleife ist mit einer Spannungsquelle gekoppelt, die für einen sich ändernden Stromfluss in der Induktionsschleife sorgt. Auf diese Weise wird wieder eine Spannung in einem Schienenabschnitt induziert, wodurch sich der elektrische Kontakt zwischen Fahrschiene und Rad verbessert.
  • Um die Anwesenheit eines Schienenfahrzeugs in einem Gleisabschnitt sicher zu detektieren, sind so genannte Gleisfreimeldeanlagen bekannt. Solche Gleisfreimeldeanlagen überwachen beispielsweise eine zwischen den Schienen des besagten Gleisabschnittes angelegte Spannung. Fährt das Schienenfahrzeug in den Gleisabschnitt ein, bildet der Radsatz des Schienenfahrzeugs einen Kurzschluss zwischen den Schienen aus, so dass eine überwachte Spannung zusammenbricht. Durch Korrosion der Räder oder Fahrschienen kann der Übergangswiderstand zwischen den Rädern und der Fahrschiene so weit erhöht werden, dass insbesondere bei älteren Gleisfreimeldeanlagen das Schienenfahrzeug nicht mehr sicher erkannt werden kann. Aus diesem Grund wird in den oben genannten vorbekannten Druckschriften vorgeschlagen, das Schienenfahrzeug mit einer Induktionsschleife auszurüsten, die unterhalb des Fahrzeugs Spannungen in den Fahrschienen induziert. Die induzierten Spannungen setzen den Übergangswiderstand zwischen den Fahrschienen und den Rädern herab. Den vorbekannten Lösungen haftet jedoch der Nachteil an, dass eine zusätzliche Komponente, nämlich die besagte Induktionsschleife, im Drehgestell oder zwischen den Drehgestellen installiert werden muss.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Übergangswiderstand zwischen Rädern eines Schienenfahrzeugs und den Fahrschienen kostengünstig herabzusetzen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass jede Energiequelle mit einer zugeordneten Verbindungsleitung gekoppelt ist.
  • Im Rahmen der Erfindung kann auf das aufwändige Anbringen einer Induktionsschleife unterhalb des Schienenfahrzeugs, beispielsweise zwischen den Drehgestellen, verzichtet werden. Die Energiequelle wird stattdessen mit Verbindungsleitungen verbunden, die ohnehin im Schienenfahrzeug verbaut sind. Das zusätzliche Vorsehen einer Induktionsschleife ist somit überflüssig geworden. Demgemäß ist das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug kostengünstig. Die Verbindungsleitung ist mit wenigstens zwei Erdungsbürsten gekoppelt, die ihrerseits jeweils in Kontakt mit rotierenden, also sich bei der Fahrt drehenden, Teilen des Radsatzes stehen. Die Verbindungsleitungen bilden somit wenigstens einen Stromzweig aus, der über die Erdungsbürsten und zumindest teilweise auch über den jeweiligen Radsatz des Schienenfahrzeugs führt. Auf diese Weise wird der Übergangswiderstand zwischen Rad und Schiene herabgesetzt. Der von der Erergiequelle hervorgerufene Stromfluss in den Radsatzwellen induziert in den Radsatzwellen Spannungen, die den Übergangswiderstand auch bei korridierten Rädern oder Schienen verbessert. Die Energiequelle ist im Rahmen der Erfindung eine elektrische Energiequelle. So ist die Energiequelle beispielsweise eine Stromquelle oder eine Spannungsquelle.
  • Im Rahmen der Erfindung kann eine Energiequelle mit mehreren Verbindungsleitungen gekoppelt sein. Abweichend hiervon ist jeder Energiequelle nur eine Verbindungsleitung zugeordnet.
  • Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Radsatz mit zwei Erdungsbürsten ausgerüstet, die an voneinander abgewandten Enden der Radsatzwelle des besagten Radsatzes angeordnet sind, wobei die Radsatzwelle einen Abschnitt der Verbindungsleitung ausbildet. Mit anderen Worten wird von der Energiequelle, die mit der Verbindungsleitung verbunden ist, zumindest ein Teilstrom über die Radsatzwelle getrieben. Dies setzt den Übergangswiderstand zwischen Rad und Schiene herab.
  • Bei einer Variante der Erfindung umfasst die Verbindungsleitung wenigstens eine Betriebsstromrückführungsleitung, die Teil einer Antriebseinheit des Schienenfahrzeugs und zur Rückführung von Betriebsströmen eingerichtet ist, die beim Betrieb des Schienenfahrzeugs auftreten. Mit anderen Worten umfasst die Verbindungsleitung zumindest auch die bereits für den Antrieb notwendigen Betriebsstromrückführungsleitungen, die ein Schließen des Stromkreises für den Antrieb unter Erdschluss ermöglicht. Die Betriebstromrückführungsleitungen werden im Rahmen der Erfindung eingesetzt, um die jeweilige Energiequelle ohne großen Aufwand mit der Radsatzwelle zu koppeln, so dass dort ein Stromfluss erzeugt werden kann, der den Übergangswiderstand zwischen Rad und Schiene herabsetzt.
  • Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Betriebsstromrückführungsleitungen jeweils über einen gemeinsamen Potenzialpunkt zwischen zwei Erdungsbürsten. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung treibt die Energiequelle zumindest einen Teilstrom über den gemeinsamen Potenzialpunkt und von dort aus zurück zur jeweils anderen Erdungsbürste, mit welcher die zugeordnete Verbindungsleitung verbunden ist. Auf diese Weise ist ein Stromkreis realisiert, der eine Spannung, beispielsweise im Schienenbereich, induzieren kann. Die so gebildete Stromschleife wirkt wie eine Induktionsschleife, ohne dass jedoch eine solche zusätzlich zu bestehenden elektrischen Verbindungsleitungen installiert werden muss. Dieser zusätzliche Stromkreis kann den Widerstand noch weiter herabsetzen.
  • Zweckmäßigerweise ist der gemeinsame Potenzialpunkt elektrisch mit dem Wagenkasten verbunden. Solche Betriebsstromrückführungsleitungen und gemeinsame Potenzialpunkte, die mit dem Wagenkasten verbunden sind, sind aus der Praxis bereits bekannt, so dass an dieser Stelle auf deren genaue Ausgestaltung und Bedeutung nicht näher eingegangen zu werden braucht.
  • Zweckmäßigerweise umfasst die Verbindungsleitung sowohl eine Betriebsstromrückführungsleitung als auch eine Radsatzwelle. Auf diese Art und Weise werden mittels der Verbindungsleitung beispielsweise zwei Teilstromkreise mit Teilströmen realisiert, die einmal über die Radsatzwelle und zum anderen über die Betriebsstromrückführungsleitungen geführt werden. Jeder Teilstrom sorgt für eine Herabsetzung des Übergangswiderstands zwischen Rad und Fahrschiene. Abweichend hiervon ist die Radsatzwelle seriell mit der Betriebsstromrückführungsleitung verbunden, wobei die Energiequelle eine Spannungsquelle ist und ebenfalls seriell beispielsweise in Gestalt einer Wicklung in die Verbindungsleitung integriert ist.
  • Zweckmäßigerweise wird die Energiequelle über ein Einkopplungsglied an die Verbindungsleitung angeschlossen. Ein solches Einkopplungsglied ist beispielsweise ein Koppelkondensator für eine parallele Einspeisung oder eine Koppelspule oder ein Koppeltransformator, die beziehungsweise der in Reihe in die Verbindungsleitung geschaltet ist. Solche Einkopplungsglieder sind als solche jedoch bekannt, so dass auf deren genaue Ausgestaltung nicht näher eingegangen zu werden braucht. Vorteilhaft bei der Ankopplung in Reihenschaltung mit der Verbindungsleitung ist, dass der in die Radsatzachsen oder - wellen eingeprägte Strom nicht mehr durch die parallele Zweige in der Verbindungsleitung reduziert wird.
  • Da technisch bekannt ist, dass man eine parallele Einspeisung in eine serielle Einspeisung überführen kann, wird hier nicht näher darauf eingegangen. Die folgende weitere Ausgestaltung gilt sowohl für parallel als auch serielle Einspeisungen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Energiequellen vorgesehen, die an unterschiedliche Verbindungsleitungen angeschlossen sind. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung sind mittels der Verbindungsleitungen mehrere Stromkreise realisiert, wobei jeder Stromkreis mit seiner eigenen Energiequelle ausgerüstet ist. Diese Energiequelle treibt einen Strom nur über den zugeordneten Stromkreis, also die jeweils zugeordnete Verbindungsleitung. Jeder Stromkreis sorgt für eine Herabsetzung des zugeordneten Übergangswiderstands zwischen Rad und Fahrschiene.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die besagten Energiequellen miteinander synchronisiert. Auf diese Weise werden in den verschiedenen Stromkreisen über die Verbindungsleitungen beziehungsweise Radsatzwellen phasengleiche Ströme induziert, so dass die Induzierung von Spannungen in Schienenabschnitten erleichtert ist, die in der unmittelbaren Nähe der Verbindungsleitungen angeordnet sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist jeder Radsatz mit zwei Erdungsbürsten an unterschiedlichen Rädern des besagten Radsatzes und mit einer zugeordneten Energiequelle ausgerüstet.
  • Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
    • Figur 1
    ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs in einer schematischen Darstellung von unten,
    Figur 2
    das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 mit eingezeichneten Teilströmen verdeutlicht,
    Figur 3
    ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs in einer schematischen Darstellung von unten verdeutlicht, wobei die Energiequellen seriell mit der jeweiligen Verbindungsleitung verunden ist, und
    Figur 4
    eine Energiequelle gemäß Figur 3 genauer verdeutlicht.
  • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 1 in einer schematischen Darstellung von unten. Das dort dargestellte Schienenfahrzeug 1 weist nicht weiter dargestellte Drehgestelle mit jeweils zwei Radsatzwellen 2, 3 beziehungsweise 4 und 5 auf. Auf den Drehgestellen ist ein ebenfalls nicht dargestellter Wagenkasten abgestützt. Bei dem Schienenfahrzeug 1 handelt es sich beispielsweise um eine Lokomotive.
  • In Figur 1 ist erkennbar, dass jeder Radsatz 2, 3, 4 oder 5 aus jeweils zwei Rädern 6 sowie eine sich durch die Räder 6 hindurch erstreckende Radsatzwelle 7 aufweist. Dabei ist jeder Radsatzwelle 7 an ihren voneinander abgewandten Enden mit jeweils einer hier als Kohlebürste ausgestalteten Erdungsbürste 8 ausgerüstet. Jedem Radsatz 2, 3, 4 oder 5 ist ferner eine Stromquelle 9 zugeordnet, die jeweils über eine Verbindungsleitung 10, 11, 12 oder 13 mit zwei Erdungsbürsten 8 verbunden ist. Jede Verbindungsleitung 10, 11, 12 oder 13 umfasst zum einen die sich zwischen den Erdungsbürsten 8 erstreckende Radsatzwelle 7. Darüber hinaus ist jede Erdungsbürste 8 über einen allen Verbindungsleitungen 10, 11, 12, 13 gemeinsamen Potenzialpunkt 14 und Betriebsstromrückführungsleitungen 15, 16, 17, 18 mit der jeweils anderen Erdungsbürste 8 desselben Radsatzes 2, 3, 4 beziehungsweise 5 verbunden. Jede Verbindungsleitung 10, 11, 12 oder 13 umfasst somit einmal die sich zwischen den Erdungsbürsten 8 erstreckende Radsatzwelle 7 als auch eine über dem gemeinsamen Potenzialpunkt 14 geführte Betriebsstromrückführungsleitungen 15, 16, 17, 18. Die Erdungsbürsten 8 sind fest am Drehgestell oder am Wagenkasten des Schienenfahrzeugs 1 installiert und sorgen für einen elektrischen Kontakt mit der sich bei Fahrt drehenden Radsatzwelle 7. Aufgrund der Stromquelle 9 wird ein Teilstrom über die jeweilige Radsatzwelle 7 erzeugt, die wiederum für eine Herabsetzung des Übergangswiderstands zwischen den zugeordneten Rädern und einer nicht gezeigten Fahrschiene sorgt, die das Schienenfahrzeug 1 führt. Ein weiterer Teilstrom fließt über die jeweilige Betriebsstromrückführungsleitung 15, 16, 17, 18. Die Betriebsstromrückführungsleitungen 15, 16, 17, 18 sind mit ihren jeweiligen Induktivitäten 19 verdeutlicht.
  • In Figur 2 sind die sich ergebenden Teilströme eingezeichnet. Es ist erkennbar, dass ein Teilstrom Ia1 über die Radsatzwelle 7 fließt, wohingegen ein Teilstrom Ir1 über die Betriebsstromrückführungsleitung 15 und dem gemeinsamen Potenzialpunkt 14 geführt wird. Der über die Radsatzwelle 7 fließende Teilstrom Ia1 ergibt sich aus dem Gesamtstrom Ig gemäß der Formel Ia1 = Ig - Ir1. Der über die Rückstromleitung 15, 16, 17, 18 fließende Teilstrom Ir1 ist an sich störend, weil er den in Radsatzachsen fließenden Strom reduziert. Da aber der in den Rückstromleitungen fließende Teilstrom über die Induktivitäten 19 reduziert wird, wird das hier hingenommen.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stromquellen 9 miteinander synchronisiert, so dass phasengleiche Ströme in den Radsatzwellen 7 und in den Betriebsstromrückführungsleitungen 15, 16, 17, 18 erzeugt werden. Auf diese Weise wird in den Schienen eine zusätzliche Spannung induziert, die den Übergangswiderstand zwischen den nicht gezeigten Schienen und den Rädern 5 noch weiter herabsetzt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf eine Induktionsschleife vollständig verzichtet werden. Die Stromquellen 9 sind wagenseitig angeordnet und speisen die zugehörigen Ströme in ohnehin vorhandene Betriebsstromrückführungsleitungen 15, 16, 17, 18 beziehungsweise Radsatzwellen 7 ein, wodurch der Übergangswiderstand zwischen Rad und Schiene herabgesetzt ist. Durch phasengleiche Stromeinspeisung ist die Induktion von Spannungen in den Schienen möglich. Die Betriebsstromrückführungsleitungen 15, 16, 17, 18 sind vorzugsweise symmetrisch ausgebildet.
  • Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs 1 in einer schematischen Darstellung von unten, das sich von dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen lediglich durch die Ausgestaltung der Energiequellen und deren Ankopplung in die jeweilige Verbindungsleitung 10, 11, 12 und 13 unterscheidet. So ist die Energiequelle in dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel als Spannungsquelle 20 ausgebildet, die in Reihe in die jeweilige Betriebsstromrückführungsleitung 15, 16, 17 und 18 geschaltet ist. Die Verbindungsleitungen 10, 11, 12 beziehungsweise 13 sind somit jeweils durch eine Reihenschaltung der jeweiligen Betriebsstromrückführungsleitung 15, 16, 17 beziehungsweise 18 und der jeweils galvanisch verbundenen Radsatzwelle 7 ausgebildet. Dabei erzeugen die Spannungsquellen 20 die Spannungen U1, U2, U3 beziehungsweise U4.
  • Figur 4 zeigt den Aufbau der Spannungsquelle 20 genauer. Es ist erkennbar, dass die Energiequelle 20 einen Transformator 21 sowie einen Oszillator 22 aufweist. Der Oszillator 22 ist mit einer Primärwicklung 23 des Transformators 21 verbunden, wohin gegen die Sekundärwicklung 24 des Transformators 21 in Reihe in die jeweilige Verbindungsleitung 10, 11, 12, 13 beziehungsweise 14 geschaltet ist. Der Oszillator 22 erzeugt einen Wechselstrom, der in der Sekundärwicklung 24 eine Spannung induziert, die für den gewünschten Stromfluss in den Radsatzwellen 7 sorgt.

Claims (11)

  1. Schienenfahrzeug (1) mit
    - wenigstens zwei von Fahrschienen führbaren Radsätzen (2,3,4,5), die jeweils zwei mittels einer Radsatzwelle (7) verbundene Räder (6) aufweisen,
    - Erdungsbürsten (8), die fest an dem Schienenfahrzeug (1) angebracht sind und einen elektrischen Kontakt mit rotierbaren Bauteilen eines zugeordneten Radsatzes (2,3,4,5) bereitstellen,
    - wenigstens einer Verbindungsleitung (10,11,12,13), die Teil eines Antriebssystems und/oder Radsatzes des Schienenfahrzeugs (1) ist und zwei Erdungsbürsten (8) elektrisch miteinander verbindet, und
    - wenigstens einer Energiequelle (9,20) zur Gewährleistung einer niederohmigen Verbindung zwischen Rädern und Fahrschienen,
    dadurch gekennzeichnet, dass jede Energiequelle (9,20) mit einer zugeordneten Verbindungsleitung (10,11,12,13) gekoppelt ist.
  2. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (9,20) zwischen den Erdungsbürsten und der zugeordneten Verbindungsleitung (10,11,12,13) angeordnet ist.
  3. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
    wenigstens einen Radsatz (2,3,4,5) mit zwei Erdungsbürsten (8), die an voneinander abgewandten Enden der Radsatzwelle (7) des besagten Radsatzes (2,3,4,5) angeordnet sind, wobei die Radsatzwelle (7) einen Abschnitt der Verbindungsleitung (10,11,12,13) ausbildet.
  4. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten eine Verbindungsleitung (10,11,12,13) eine Betriebsstromrückführungsleitungen (15,16,17,18) umfasst, die Teil einer Antriebseinheit des Schienenfahrzeuges (1) und zur Rückführung von Betriebsströmen eingerichtet ist, die beim Betrieb des Schienenfahrzeuges (1) auftreten.
  5. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsstromrückführungsleitung (15,16,17,18) sich jeweils über einen gemeinsamen Potenzialpunkt (14) zwischen zwei Erdungsbürsten (8) erstreckt.
  6. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Potentialpunkt (14) elektrisch mit dem Wagenkasten verbunden ist.
  7. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (10,11,12,13) sowohl eine Betriebsstromrückführungsleitung (15,16,17,18) als auch eine Radsatzwelle (7) umfassen.
  8. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (9,20) über ein Einkopplungsglied an die jeweilige Verbindungsleitung (10,11,12,13) angeschlossen ist.
  9. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet durch mehrere Energiequellen (9,20), die an unterschiedliche Verbindungsleitung (10,11,12,13) angeschlossen sind.
  10. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequellen (9,20) miteinander synchronisiert sind.
  11. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeder Radsatz (2,3,4,5) mit zwei Erdungsbürsten (8) an unterschiedlichen Rädern (6) des besagten Radsatzes (2,3,4,5) und mit einer zugeordneten Energiequelle (9,20) ausgerüstet ist.
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