DE2830027A1

DE2830027A1 - VERTICALLY GUIDED HIGH-SPEED COLLECTOR

Info

Publication number: DE2830027A1
Application number: DE19782830027
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing Wolfmayer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1977-07-12
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1979-01-18
Also published as: AT357606B; ATA500677A; CH634512A5; DE2830027B2; DE2830027C3

Abstract

In the present high-speed current collector, the vertically guided current collector head has a surround (2) which is produced from insulating material, is constructed in the manner of a support wing and out of which the pantograph slippers (3) protrude. The wing-like surround (2) has adjustable lift-control flaps (5). <IMAGE>

Description

Vertikal efUhrter Hochzeschwindigkeits-StromabnehmerVertically guided high-speed pantograph

Die Erfindung bezieht sich auf einen vertikal geführten Hochgeschwindigkeits-Stromabnehm2r, bestehend aus einem Rahmen, einem an diesem federnd angeordneten Stromabnehmerkopf, mindestens einer verstellbaren Auftriebs-Steuerklappe sowie einer Einrichtung zur Verstellung der Auftriebs-Steuerklappe in Abhängigkeit vom Anpreßdruck des Stromabnehmerkopfes an den Fahrdraht Bei Stromabnehmern fUr hohe Geschwindigkelten tritt zu dem Problem der Beherrschung der unterbrechungsfreien Stromabnahme noch die Tatsache, daß ein nicht unerheblicher Teil der Antriebsenergie durch den schlechten Luftwiderstandsbeiwert herkömmlicher Stromabnehmer verloren geht.The invention relates to a vertically guided high-speed current collector, consisting of a frame, a resiliently arranged pantograph head, at least one adjustable buoyancy control flap and a device for Adjustment of the lift control flap depending on the contact pressure of the pantograph head to the contact wire The problem arises with pantographs for high speeds the mastery of uninterruptible power consumption nor the fact that a not inconsiderable part of the drive energy due to the poor drag coefficient conventional pantograph is lost.

Zur Beherrschung der unterbrechungsfreien Stromabnahme ist es wesentlich, die bewegten Massen aufs äußerste zu beschränken. Dies ist nicht nur für das funkenfreie Arbeiten des Stromabnehmers, sondern auch für einen geringen Verschleiß von Schleifstück und Fahrdraht eine absolute Notwendigkeit.In order to control uninterrupted power consumption, it is essential that to limit the moving masses to the utmost. This is not just for the spark-free Working of the pantograph, but also for low wear of the contact strip and contact wire an absolute necessity.

Weiters ist ein wesentlicher Faktor zur Verbesserung der Stromabnahme auch im Bereich höherer Geschwindigkeiten eine Regelung des Anpreßdruckes nach einer wählbaren Geschwindigkeitsfunktion. Ein Mittel dazu besteht in der Verwendung von aerodynamisch wirksamen Einrichtungen.Another important factor is to improve the power consumption even in the range of higher speeds, a regulation of the contact pressure according to a selectable speed function. One means of doing this is to use aerodynamically effective facilities.

In der DE-OS 2 363 683 ist ein Stromabnehmer dieser Art beschrieben, bei dem ein Flügelelement entweder an den Kollektorschuh oder an dem Stromabnehmerrahmen befestigt ist, um diesem eine aerodynamische Anhebung im Verhältnis zur Geschwindigkeit zu geben, mit der sich das Fahrzuzug und der daran angebrachte Stromabnehmerbügel an dem Fahrdraht entl<3ng bewegt. Eine Regeleinrichtung stellt die Lage des StromabnedmerbUgels inin Abhängigkelt von der Wecbselw rk'mgskraft zwischen dem Schleifstück und dem Fahrdraht ein, um dem Schleifstück einen geeigneten aerodynamischen Auftrieb über einen Bereich positiver und negativer Werte zu geben, damit eine im wesentlichen korlst>alto Kontaktkraft mit dem Fahrdraht erzielt wird.In DE-OS 2 363 683 a pantograph of this type is described, in which a wing element either on the collector shoe or on the current collector frame is attached to this an aerodynamic increase in relation to the speed to give, with which the vehicle and the attached pantograph bracket moved along the contact wire. A control device sets the position of the StromabnedmerbUgels in dependent on the reciprocating force between the contact strip and the Contact wire to give the contact strip a suitable aerodynamic lift to give a range of positive and negative values, thus essentially one korlst> alto contact force with the contact wire is achieved.

Mit d'-er-em Stromabnehmer kann im Bereich hoher Fahrgeschwindigkeiten die Stromabnahme im Sinne der Funkenfreiheit verbessert werden. Durch die zusätzlich notwendigen Aggregate wird aber der Luftwiderstandsbeiwert weiter verschlechtert.With d'-er-em pantographs can be used in the range of high travel speeds the current consumption can be improved in terms of the absence of sparks. Through the additionally necessary aggregates, however, the drag coefficient is further worsened.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ilochgeschwindigkeits-Stromabnehmer auszugeben, der unter Anwendung des Prinzips der aerodynamischen Steuerung bei geringer Masse einen geringen Luftwiderstandsbeiwert aufweist.The object of the invention is therefore to provide a Iloch-speed current collector output using the principle of aerodynamic control at low Mass has a low drag coefficient.

Diese Aufgabe wird bei einem Stromabnehmer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die dem Luftstrom ausgesetzten Teile des Stromabnehmers mit strömungsstabilisierenden Umkleidungen versehen sind, wobei der Stromabnehmerkopf von einer in Leichtbauweise aus Isoliermaterial hergestellten tragflügelartig ausgebildeten strömungs stabilisierenden Umkleidung umgeben ist, aus der die Schleifleisten des Stromatonehmerkopfes herausragen und daß die verstellbare(n) Auftriebs-Steuerklappe(n) ein Teil dieser tragflugelartigen Umkleidung ist (sind).In the case of a pantograph, this task is the one mentioned at the beginning Art according to the invention solved in that the exposed parts of the air flow Pantograph with provided flow-stabilizing casings are, the current collector head of a lightweight construction made of insulating material produced airfoil-like trained flow stabilizing casing is surrounded, from which protrude the contact strips of the electricity receiver head and that the adjustable (n) buoyancy control flap (s) is a part of this aerofoil-like Casing is (are).

In vorteilhafter Weise bestehen die Umkleidungen aus kohlenstoffaserverstärkten Kunststoffen.The casings are advantageously made of carbon fiber reinforced Plastics.

Die Schleifleisten können vorteilhaft zu einer Schleifplatte vereinigt sein, die der Form der strömungsstabilisierenden Umkleidung angepaßt ist. Die Schleifplatte kann aus einer Metallegierung, vorzugsweise mit den Bestandteilen Kupfer-Cadmium oder Nickel-Silber bestehen.The sanding strips can advantageously be combined to form a sanding plate be, which is adapted to the shape of the flow stabilizing casing. The sanding plate can be made of a metal alloy, preferably with the components copper-cadmium or nickel-silver.

Die Erfindung umfaßt somit einen Stromabnehmer für hohe Geschwindigkeiten, der durch Anordnung der Schleifleisten in einer aerodynamisch günstig geformten tragflügelartigen Umkleidung und Einbindung der Auftriebs-Steuerklappen in das Profil dieser Umkleidung einen sehr niedrigen Luftwiderstandsbeiwert und durch Verwendung von Isoliermaterial in Leichtbauweise ein besonders geringes Gewicht aufweist. Insbesondere durch die Verwendung von kohlenstoffaserverstärkten Kunststoffen werden hervorragende Festigkeitseigenschaften bei geringstem Gewicht erzielt. Durch. die Zusammenfassung der Kohleschleifleisten zu einer profilgerechten Schleifplatte wird der Luftwiderstandsbeiwert weiter verbessert und durch die Verwendung von Metallegierungen der angegebenen Art eine besonders günstige Paarung der Kontaktwerkstoffe erzielt.The invention thus comprises a pantograph for high speeds, by arranging the contact strips in an aerodynamically favorable shape Wing-like cladding and integration of the lift control flaps into the profile this cladding has a very low drag coefficient and due to its use of insulating material in lightweight construction has a particularly low weight. In particular through the use of carbon fiber reinforced plastics are excellent Strength properties achieved with the lowest weight. By. the abstract the carbon sanding strips to a profile-appropriate sanding plate is the aerodynamic drag coefficient further improved and through the use of metal alloys of the specified Kind achieved a particularly favorable pairing of the contact materials.

Zur Verdeutlichung wird die Erfindung noch anhand dreier Zeichnungsfiguren erläutert.For clarification, the invention is illustrated by means of three drawing figures explained.

Fig. 1 zeigt in Schrägansicht einen erfindungsgemäßen Stromabnehmer mit einem der bei Halbscherenstromabnehmern üblichen Hebemechanismen. Dieser weist einen Rahmen 1 auf, der einen erprobten hier nicht näher dargestellten Stromabnehmerkopf trägt, sowie eine diesen umgebende Umkleidung 2, die nach aerodynamischen Grundsätzen strömungsgünstig ähnlich einem Tragflügel ausgebildet ist. Aus ihrer dem Fahrdraht zugeordneten Fläche ragen eine Anzahl von Schleifleisten, insbesondere Kohleschleifleisten 3 heraus. Die Kohleschleifleisten 3 können gefedert oder ungefedert, zwei- oder mehrreihig, durchlaufend oder geteilt sowie gegeneinander versetzt angeordnet sein. Die Unterhime des Rahmens 1 sowie die Isolatoren sind ebenfalls von strömungsgünstig geformten, am Dach der Lokomotive angeordneten Umkleidungen 4 umgeben.Fig. 1 shows a current collector according to the invention in an oblique view with one of the usual lifting mechanisms for half-scissor pantographs. This one points a frame 1, which has a tried and tested pantograph head, not shown here carries, as well as a surrounding cladding 2, which according to aerodynamic principles Is designed aerodynamically similar to a wing. From their catenary associated area protrude a number of contact strips, in particular carbon contact strips 3 out. The carbon contact strips 3 can be sprung or unsprung, two or be arranged in several rows, continuously or divided and offset from one another. The lower part of the frame 1 and the insulators are also aerodynamically favorable molded casings 4 arranged on the roof of the locomotive.

Die Auftriebs-Steuerklappe 5 ist vorteilhaft am hinteren auslaufenden Ende der tragflügelartigen Umkleidung 2 um eine horizontale Achse schwenkbar angeordnet und so ausgebildet, daß der strömungsgünstige Verlauf der Oberfläche der Umkleidung 2 fortgeführt wird. Vorteilhaft weist dazu die Auftriebs-Steuerklappe 5 eine kreiszylindrisch gestaltete Stirnfläche auf, die sich achsengleich in eine korrespondierend gestaltete Fläche der Umkleidung 2 einschmiegt. Die Auftriebs-Steuerklappe 5 kann geteilt ausgeführt sein und etwa aus zwei mit gegenseitigem Abstand auf einer durchgehenden Achse angeordneten Teilen bestehen. An dem zwischen den beiden Teilen liegenden im Inneren der Umkleidung 2 verlaufenden Teil der Achse kann sich vorteilhaft der Angriffspunkt für den Verdrehmechanismus der Auftriebs-Steuer- klappe 5 befinden. Der Antrieb der Auftriebs-Steuerklappe 5 kann etwa in einer durch die DE-OS 2 363 683 gekennzeichneten oder in einer dem dortselbst (Seite 2 letzter Absatz) angegebenen Stand der Technik entsprechenden Art und Weise ausgeführt sein.The buoyancy control flap 5 is advantageous at the rear end The end of the wing-like casing 2 is arranged to be pivotable about a horizontal axis and designed so that the flow-favorable course of the surface of the casing 2 will be continued. For this purpose, the buoyancy control flap 5 advantageously has a circular cylindrical shape designed end face, which was designed with the same axis in a corresponding Surface of the casing 2 nestles. The buoyancy control flap 5 can be designed to be divided be and about two arranged at a mutual distance on a continuous axis Share exist. On the inside of the casing between the two parts 2 extending part of the axis can advantageously be the point of application for the twisting mechanism the buoyancy control flap 5 are located. The drive of the lift control flap 5 can for example in one characterized by DE-OS 2 363 683 or in one of the state of the art indicated there (page 2, last paragraph) Way to be executed.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Stromabnehmer, dessen Hebemechanismus als Säulenführung über einen Hebemechanismus ausgebildet ist.Fig. 2 shows a pantograph according to the invention, its lifting mechanism is designed as a column guide via a lifting mechanism.

Dieser Hebemechanismus ist von einer Umkleidung 6 umgeben, die auf einem auf den beiden Isolatoren 7 abgestützen Träger 8 angeordnet ist. Aus seitlichen Schlitzen 9 dieser Umkleidung 6 treten v-förmig zwei Streben 10 hervor, die die mechanische Verbindung zwischen Hebemechanismus und tragflügelartiger Umkleidung 2 bilden. Auch der Träger 8 sowie die Streben 10 sind strömungsgünstig ausgebildet. Aus der dem Fahrdraht zugewandten Fläche der tragflügelartigen Umkleidung 2 treten die Schleifleisten 3 heraus, die in dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel in vier Reihen, geteilt und gegeneinander versetzt angeordnet sind.This lifting mechanism is surrounded by a casing 6, which on a carrier 8 supported on the two insulators 7 is arranged. From side Slots 9 of this cladding 6 emerge in a V-shape two struts 10 which the mechanical connection between lifting mechanism and wing-like casing 2 form. The carrier 8 and the struts 10 are also designed to be aerodynamic. Step out of the surface of the wing-like casing 2 facing the contact wire the sliding strips 3 out, which in the embodiment shown in FIG are arranged in four rows, divided and offset from one another.

Fig. 3 stellt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Stromabnehmerkopf dar und zeigt die tragflügelartige Umkleidung 2, die Auftriebs-Steuerklappe 5 mit ihrer Achse A, einen schematisch angedeuteten Verdrehmechanismus B sowie auf Federn 12 unter Zwischenschaltung von Dämpfern 13 abgestützte Schleifplatte 14 aus Cu-Kohle, CuCd oder NiAg. Diese Platte ist so geformt, daß sie innerhalb ihres Bereiches die strömungsgünstige Form der Oberfläche der tragflügelartigen Umkleidung 2 fortführt.Fig. 3 shows a section through the current collector head according to the invention and shows the wing-like casing 2, the lift control flap 5 with their axis A, a schematically indicated twisting mechanism B and springs 12 with the interposition of dampers 13 supported grinding plate 14 made of Cu-carbon, CuCd or NiAg. This plate is shaped so that they within its range The aerodynamic shape of the surface of the wing-like casing 2 continues.

3 Figuren 4 Patentansprüche3 Figures 4 claims

Claims

Claims 1. Vertically guided high-speed pantograph, consisting of a frame, a resiliently arranged current collector head, at least one adjustable buoyancy control flap and a device for Adjustment of the lift control flap depending on the contact pressure of the pantograph head to the contact wire, that is to say, that the air flow exposed parts of the pantograph with flow stabilizing cladding are provided, wherein the current collector head of a lightweight construction made of insulating material produced airfoil-like flow-stabilizing casing (2), from which the contact strips (3) of the current collector head protrude and that the adjustable lift control flap (s) (5) is a part of this wing-like Casing (2) is (are).

2. Current collector according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the casings are made of carbon fiber reinforced plastics.

3. Current collector according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the sliding strips are combined to form a grinding plate (14) which the shape of the flow-stabilizing casing (2) is adapted.

4. Current collector according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the grinding plate (14) made of a metal alloy, preferably with the components copper-cadmium or nickel-silver.