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Batteriebetriebenes Transportsystem, insbesondere für den öffentlichen
Nahverkehr Die vorliegende Erfindung betrifft ein batteriebetriebenes Transportsystem
für den Verkehr auf Strassen oder Schienen.
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Es wendet sich insbesondere an ein Verkehrs system, bei dem verhältnismässig
kurze Fahrten zwischen Haltestellen stattfinden, wie z0B. beim innerstädtischen
öffentlichen Nahverkehr.
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Die Transportmittelg die für den innerstädtischen Massenverkehr verwendet
werden, sind in den letzten 50 Jahren praktisch unverändert geblieben. Unter diesen
Massenverkehrsmitteln ist zu unterscheiden zwischen solchen, die
eine
eigene Trassierung haben, wie z.B. Strassenbahnen, S-Bahnen, U-Bahnen und Einsohienenbahnen,
und solchen, die auf den gleichen Verkehrsflächen fahren, wie der Individualverkehr,
wie z.B. der Autobus. In letzterer Kategorie können wieder Unterscheidungen gemacht
werden zwischen völlig autonomen Systemen, die z.B. dieselbetriebene Autobusse verwenden,
und halbfreien Systemen, die im Rahmen einer gebundenen Streckenführung ein gewisses
Mass an Freiheiten im Verkehr zulassen, wie z.B. beim Oberleitungs-Autobus, kurz
0-Bus genannt.
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Man konnte in den letzten Jahren beobachten, dass Strassenbahnen allmählich
verschwinden, da es ihre Schienengebunden heit unmöglich macht, Hindernisse jeder
Art entlang der Linie zu überwinden. Bei -Fehlen einer eigenen Trasse ist eine Strassenbahn
oftmals in den starken Individualverkehr so eingezwängt, dass die mit ihnen erreichbaren
Durchschnittsgeschwindigkeiten für das Publikum unannehmbar klein werden.
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In der Folge ist der Omnibus fast überall das meist benutzte Verkehrsmittel
im öffentlichen Nahverkehr geworden, da er den höchsten Beweglichkeitsgrad und die
beste Anpassungsfähigkeit an den Verkehrsfluss und die Streckenführung aufweist.
Das hierbei verwendete Antriebssystem, der Dieselmotor, weist Jedoch einen schweren
Nachteil auf, der im Interesse des Umweltschutzes zunehmend nicht mehr übersehen
wird: Die Luftverunreinigung durch seine Abgase, die auch stattfindet, wenn das
Fahrzeug z.B. an der Haltestelle steht und der vom Motor verursachte Lärm. Ein weiterer
Nachteil liegt in der Energieverschwendung aufgrund des niedrigen Gesamtwirkungsgrades
des Antriebssystems, eine Frage die
besonders unter dem Aspekt der
Energieverknappung Beachtung finden muss.
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Der elektrisch betriebene O-Bus ist zwar nicht an eine festgelegte
Trasse wie die Strassenbahn gebunden und schien daher lange Zeit ein ernsthafter
Konkurrent für die Strassenbahn, da er nahezu geräuschlos fährt, die Luft nicht
verunreinigt, aufgrund der Elastizität des elektrischen Antriebssystems gute Fahreigenschaften
besitzt und sich in gewissem Umfange dem Verkehrsfluss anpassen kann. Dennoch hat
er nur beschränkt Verbreitung gefunden, da ein solches System ebenfalls erhebliche
Nachteile aufweist: Die Installationskosten für das Leitungsnetz sind verhältnismässig
gross und sein Unterhalt ist ziemlich aufwendig, da der wegen der doppelten Polarität
komplizierte Aufbau der Fahrdrahtanordnung sehr störanfällig ist. Hinzu tritt, dass
Änderungen in der Streckenführung praktisch nicht möglich sind. Auch in der gegebenen
Streckenführung hat der O-Bus nur einen begrenzten Bewegungsspielraum, da seine
Stromabnehmer sich von der doppelten Oberleitung lösen, wenn der O-Bus um Hindernisse
zu umfahren, zu weit aus der Fahrspur ausschert.
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Man hat daher nach neuen Massenverkehrsmitteln für den inner städtischen
Verkehr gesucht, die von einer eigenen Trassierung frei sind und sich im Verkehr
völlig frei bewegen können und dabei die Vorzüge des elektrischen Betriebes aufweisen.
Keine der vorgeschlagenen Lösungen konnte jedoch bislang voll befriedigen.
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So ist z.B. bereits ein System bekanntgeworden, bei dem elektrisch
betriebene Fahrzeuge ihre Energie aus Batterien beziehen. Bis heute hat sich jedoch
kein Weg gefunden, dieses System befriedigend zu realisieren, weil die Energiequel1e,
d,h,
die Batterie oder der Akkumulator nach dem heutigen Stand der Technik einen grundlegenden
Nachteil aufweist, nämlich den sehr niedrigen Wert der speicherbaren Energie, bezogen
auf die Gewichtseinheit im Vergleich zu Brennstoffen, wie z0B0 Dieselkraftstoff
oder Benzin.
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Es ist festzustellen, dass bei gleichen Voraussetzungen, d.h. bei
gleichen Fahrleistungen, das Verhältnis zwischen dem mitzuführenden Batteriegewicht
und dem des Dieselkraftstoffs beim heutigen Stand der Technik etwa wie 100:1 ist,
das in den nächsten Jahren vielleicht auf 20:1 reduziert werden kann, sofern die
laufenden Untersuchungen den erhofften Erfolg bringen. Mit anderen Worten, 120 1
Dieselkraftstoff, die etwa 100 kg wiegen, eine für den Omnibus üblicher normale
Quantität, enthält soviel Energie wie ein/Akkumulator, der etwa 10 t wiegt. Letzteres
Gewicht kann in den nächsten Jahren möglicherweise auf 2 t herabgesetzt werden,
stellt jedoch immer noch eine erhebliche Belastung für das Fahrzeug dar.
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Eine Idee, dieses unzulässig hohe Gewicht für den Betrieb des elektrischen
Fahrzeugs (abgesehen von den Kosten) zu reduzieren, ist Anfang der 70er Jahre in
Deutschland aus Untersuchungen einer Industriegruppe bekannt geworden.
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Danach wird der Aktionsradius unter Beachtung einer gewissen Reserve
auf einen vorgegebenen Bruchteil reduziert, so dass auch das Batteriegewicht entsprechend
verringert ist. Diese werden in einem Netz von Stationen innerhalb weniger Minuten
ausgetauscht. Während das Fahrzeug mit den neuen Batterien wieder in den Verkehr
eingeschleust wird, werden die aus dem Fahrzeug entnommenen Batterien in den Stationen
wieder aufgeladen.
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Diese Lösung weist folgende Schwierigkeiten auf. Der Dienst des Fahrzeugs
muss unterbrochen werden, was ziemlich häufig erforderlich ist, jede Stunde für
etwa fünf Minuten, um die Akkumulatoren auszutauschen. Es muss ein Netz von Stationen
eingerichtet und unterhalten werden, damit die Akkumulatoren schnell gewechselt
werden können. In den Stationen müssen die Akkumulatoren wieder aufgeladen werden.
Beides erfordert einen erheblichen Personaleinsatz. Ausserdem ist für jedes Fahrzeug
eine grössere Anzahl von Batteriesätzen erforderlich, da die Aufladezeit länger
ist als die Nutzungsdauer im Betrieb, um einen quasi ununterbrochenen Betrieb zu
ermöglichen. Diese Schwierigkeiten werden z.B. in dem Bericht in der Zeitschrift
"Product Engineeringn vom Mai 1971 Seite 23, betitelt "German Electric Prototype
Vehicle Features Fast eRefuelt Stops" beschrieben.
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Ein anderer bekannter Vorschlag, die Anforderungen des städtischen
Transports in idealer Weise zu befriedigen, wurde ohne Erfolg in den 50er Jahren
von der Firma OERLIKON in Zürich durchgeführt: Das Fahrzeug sah äusserlich wie ein
O-Bus aus, da es mit Stromabnehmern ausgestattet war. Es war jedoch kein Oberleitungssystem
installiert. Vielmehr war im Fahrzeug ein Kreisel hoher Masse angeordnet, der von
einem Elektromotor auf hohe Drehzahl angetrieben wurde Dieser Motor bezog seine
Energie an den Haltestellen uber die Stromabnehmer und entsprechende Kontakte. Während
der Fahrt diente dieser Kreisel dann als kinetischer Energiespeicher, er trieb einen
Generator an, der seinerseits elektrische Energiequelle für einen Elektromotor war.
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Dieses System hat keine Verbreitung gefunden, weil es einige wesentliche
Unannehmlichkeiten aufwies. So ist z.B. der Wert der zu speichernden Energie sehr
begrenzt und daher auch der
Aktionsradius des Fahrzeugs sehr klein.
Er lag etwa in der Grössenordnung eines Kilometer bei einem Autobus üblichen Gewichts
und Leistung verglichen mit einem 0-Bus. Die Zeit für das Inschwungsetzen des Kreisels
war verhältnismässig lang und kritisch (jeder Kilometer brauchte einen Stillstand
von ca. 2 Minuten). Da es sich um einen dynamischen Akkumulator handelte, konnte
die gespeicherte Energie nicht endlos aufbewahrt werden, sie reduzierte sich im
Laufe der Zeit verhältnismässig rasch durch Reibungseffekte. Die Kupplungsorgane
und die Reguliereinrichtungen für erzeugte Spannung und Strom waren verhältnismässig
kompliziert und nicht zu übersehen war das unangenehme Fahrverhalten des Fahrzeugs
infolge der Präzessionskräfte des Kreisels bei dynamischen Neigungen des Fahrzeugs.
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Diese Idee wurde vor kurzem von einem amerikanischen Luftfahrtunternehmen
wieder aufgegriffen, wobei mit Hilfe der verschiedensten technologischen Lösungen
versucht wurde den Wert der spezifischen Energie, die im Schwungrad speicherbar
sind, zu vervielfachen, um einen grösseren Aktionsradius, verglichen mit der Lösung
von Oerlikon, zu erreichen.
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Es wurde vorgeschlagen, das Fahrzeug auf einem Teil der Strecke wie
einen O-Bus zu betreiben, d.h. ein Fahrdrahtsystem musste installiert werden, und
in den nicht mit einer Oberleitung ausgestatteten Streckenabschnitten das Fahrzeug
mit Hilfe der aus dem Kreisel gewonnenen Energie zu betreiben. Ein Bericht hierüber
findet sich in der Zeitschrift "Product Engineering" vom 20. Juli 1970 Seite 80
und vom 12. April 1971, Seite 54. Damit haften dem Fahrzeug jedoch die gleichen,
von den Präzessionskräften des Kreisels herrührenden unangenehmen Fahreigenschaften
an. Die DT-OS 2 161 266 zeigt diese Lösung ebenfalls.
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Die DT-OS 2 121 566 schlägt in Abwandlung dieser Idee vor, die Energiespeicherung
für den Betrieb auf fahrdrahtlosen Strecken mit Hilfe von Akkumulatoren im Fahrzeug
vorzunehmen. Wie beim vorbeschriebenen System ist aber wiederum ein Oberleitungsnetz
in bestimmten Teilabschnitten notwendig> so dass diesem System in hohem Masse
wiederum die gleichen nachteiligen Eigenschaften innewohnen, wie sie von den üblichen
O-Bus-Systemen her bekannt sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein batteriebetriebenes
Transportsystem anzugeben, das all die unvorteilhaften Eigenschaften der zuvor beschriebenen
Systeme nicht aufweist und insbesondere einen hohen Grad an Freiheit und Sicherheit
im Betriebsablauf gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst,
dass im Fahrzeug Batterien einer Ladekapazität verwendet sind, die eine Fahrtstrecke
entsprechend mehrerer Haltestellenfolgen ermöglichen und so schnell aufladbar sind,
dass die Nachladezeit nur ein Bruchteil der Fahrbetriebszeit ist, und dass zumindest
ein Teil der Haltestellen mit elektrischen Versorgungsanschlüssen ausgestattet und
das Fahrzeug mit entsprechenden Verbindungsmitteln versehen ist.
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Die Versorgungsanschlüsse bestehen zweckmässigerweise aus einer über
der Fahrbahn, z.B. bei einer Omnibus-Haltestelle über der Haltebucht installierten
Schiene und einer in die Fahrbahndecke eingelassenen Kontaktleiste, und das Fahrzeug
ist entsprechend mit ober- und unterseitigen, vorzugsweise ausfahrbaren Stromabnehmern
ausgestattet.
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Mit der Erfindung wird damit ein System vorgeschlagen, das auch bei
zeitweiligem Ausfall der öffentlichen Stromversorgung
in gewissem
Masse den Betrieb aufrechtzuerhalten in der Lage ist, was besonders für einen unterirdisch
betriebenen Verkehr wichtig ist. Wegen des Fehlens eines Oberleitungsnetzes ist
die Störanfälligkeit auf ein Minimum herabgesetzt, das Fahrzeug erzeugt keine Abgase
und störende Geräusche, während des Stillstandes des Fahrzeuges wird keine Energie
verbraucht und die Umwelt ist nicht durch störende Oberleitungen verschandelt.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung hervor, iier unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein vorteilhaftes
Ausführungsbeispiel erläutert ist. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 in perspektivischer
schematischer Darstellung ein Fahrzeug für ein batteriebetriebenes Transportsystem
gemäss der vorliegenden Erfindung an einer Haltestelle; Fig. 2 teilweise durchbrochen
in groben Umrissen eine Seitenansicht der Darstellung in Fig. 1 unter Hervorhebung
des elektrischen Anschlusszubehörs; Fig. 3 schematisch ein Verkehrsnetz mit Haltestellen
und Versorgungsleitungen für diejenigen Stellen, wo die Batterien des Fahrzeugs
nachgeladen werden sollen.
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Alle städtischen Verkehrsmittel führen während des Betriebs vorbestimmte
Fahrten aus, die in Strecken mit einer Serie von Haltestellen bestimmter gegenseitiger
Entfernung eingeteilt sind. Die Haltestellendichte hängt von der Charakteristik
des
Verkehrsmittels und der Verkehrsdichte ab und richtet sich insbesondere nach den
Ansprüchen der Benutzer, die selten mehr als einen halben Kilometer zu Fuss bis
zur nächsten Haltestelle zurückzulegen wünschen.
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In der Regel beträgt die Entfernung zwischen den Haltestellen einige
hundert Meter im Innenbereich einer Stadt und nimmt mit wachsender Entfernung vom
Stadtzentrum zu.
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Bei einer U-Bahn beträgt der mittlere Haltestellenabstand etwa 1 km,
bei einem oberirdisch fahrenden Fahrzeug in der Regel 200 m. Diese Entfernungen
wurden z.B. von der Urban Technology Conference im Jahre 1971 vorgeschlagen.
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Der Betriebsablauf bei den vorgenannten Verkehrsmitteln ist charakterisiert
durch eine Folge von gleichmässigen Zyklen, in denen sich Fahrtabschnitte mit Halteabschnitten
(znm Ein- und Aussteigen der Passagiere) ablösen. Es wurde herausgefunden> dass
die durchschnittliche Fahrtdauer zwischen zwei Haltestellen in der Regel unter einer
Minute liegt und bei starkem Verkehr bis auf zwei Elinuten anwächst. Die durchschnittliche
Haltezeit an einer Haltestelle bewegt sich zwischen 5 und 15 Sekunden. Man kann
also sagen, dass das Verhältnis von Fahrzeit zu Haltezeit etwa 10:1 beträgt und
selten 20:1 erreicht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde dass während
der Fahrt der Motor nicht ständig Arbeit verrichten muss dass es also Fahrtabschnitte
gibt, in denen keine elektrische Energie verbraucht wird. Das sind z.B.
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die Streckenabschnitte, in denen im Leerlauf gefahren wird, oder während
gebremst wird. Das bedeutet, dass die Zeitdauer während der Energie verbraucht wird,
im allgemeinen nicht grösser ist als die zehnfache Haltezeit Hiervon ausgehend schlägt
die Erfindung vor> die Fähigkeiten
neuer Arten von Akkumulatoren
auszunutzen, die in der Lage sind> ohne Beschädigung innerhalb kurzer Zeiten
Energie mit einer Stromstärke aufzunehmen, die ein Mehrfaches der während der normalen
Fahrt auftretenden mittleren Stromstärke beträgt.
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Obwohl die allgemein bekannten und angewendeten Normen für die Wiederladung
der Akkumulatoren lange Zeiträume, gewöhnlich viele Stunden vorschreiben und die
Maximalladestromstärke nicht grösser als der Nominalwert sein soll, um Beschädigungen
an den Platten zu vermeiden und übermässige Erhitzung des Elektrolyts mit nachfolgender
übermässiger Gasbildung zu verhindern, wurde herausgefunden, dass diese Phänomene
für gewisse Arten von Akkumulatoren erst bei sehr viel grösseren Stromstärken als
der Nominalstromstärke und erst nach einer viel grösseren Zeit auftreten. Diese
Phänomene zeigen sich in der Praxis nicht, wenn der sehr hohe Ladestrom nur wenige
Sekunden lang fliesst. Diese Tatsache ausnutzend, schlägt die Erfindung vor, solche
Akkumulatoren zu verwenden, die in einem Bruchteil der Entladezeit mit sehr hohen
Stromstärken wieder aufgeladen werden können. Die Erfindung wird damit den herrschenden
Betriebsverhältnissen im öffentlichen innerstädtischen Nahverkehr gerecht.
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Als solche Akkumulatoren bieten sich insbesondere Nickel-Cadmium-Akkumulatoren
an, da sie rasch wieder geladen werden können und aufgrund ihres geringen Innenwiderstandes
beim Laden eine nur geringe Erwärmung zeigen und damit die oben genannten Phänomene
nicht ausgelöst werden. Untersuchungen haben gezeigt und wurden entsprechend dokumentiers,
dass diese Batterien bis auf 90 % ihrer Kapazität
innerhalb von
etwa 30 Minuten aufgeladen werden können.
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Es wurde auch gefunden, dass diese Batterien in der Regel, ohne beschädigt
zu werden, sehr stark belastet werden können, mit Stromstärken, die hundertmal der
Nominalstromstärke entsprechen (die Nominalstromstärke in Ampere ergibt sich, wenn
man die AmpAre-Stundenzahl der Batterie durch 5 teilt). Es ist allerdings zu bemerken,
dass diese starken Entladestromstärken nur etwa eine Minute lang entnommen werden
dürfen. Umgekehrt sind diese Batterien aber auch in der Lage, Ladestromstärken in
der gleichen Grössenordnung auszuhalten für Zeiträume von einigen 10 Sekunden, sofern
dabei für eine angemessene Regulierung der Ladespannung Sorge getragen ist. Mehr
hierüber steht in den Akten der Electrochemical Society Inc., die anlässlich des
Herbst-Treffens in Cleveland am 3. bis 7. Oktober 1971 verteilt worden sind.
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Die Möglichkeit der raschen Teilaufladung, die von Perioden der Entladung
abgelöst werden, bildet die Voraussetzung dafür, ein Fahrzeug mit elektrischem Betrieb,
das zum urbanen Dienst geeignet ist, zu betreiben. Ein Fahrzeug, das mit dieser
Art von Batterien ausgestattet ist, und ein entsprechend installiertes Haltestellennetz
eröffnen die Möglichkeit, dass das Fahrzeug, d.h. der Omnibus während des Haltens
in einer Haltestelle zum Ein- oder Aussteigen von Fahrgasten, die Energie wieder
aufladen kann, die es auf der vorangegangenen Fahrstrecke verbraucht hat.
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Es sei einmal ein Beispiel betrachtet, bei dem der Omnibus die gleiche
Leistung aufweist wie ein normaler 0-Bus. Die für den Betrieb des Fahrzeugs installierte
Motorleistung beträgt in der Regel 70 kW. Ein Fahrzeug dieser Art nimmt
beim
Anfahren jedoch eine höhere Leistung als die Nominalleistung auf, z.B. 100 kW. Sie
ist erforderlich, um das Fahrzeug innerhalb von 10 Sekunden zu beschleunigen.
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Während der Fahrt bis zur nächsten Haltestelle wird eine mittlere
Leistung für den Bewegungsunterhalt von durchschnittlich 25 kW aufgenommen für eine
Fahrzeit von etwa 25 Sekunden, d.h. für einige hundert Meter Fahrt. In der Endphase
der Fahrt, in der das Fahrzeug abgebremst wird, ist gewöhnlich vorgesehen, dass
die kinetische Energie wiedergewonnen und in elektrische Energie umgewandelt wird.
Es sei hier trotzdem einmal angenommen, dass keine Wiedergewinnung stattfinde, sondern
dass die kinetische Energie in Verlustwärme umgewandelt werde. Unter diesen Voraussetzungen
beträgt die verbrauchte Energie zum Befahren einer Strecke ETot = Es +E Tot s m
wobei E = Gesamtenergie Tot E = Beschleunigungsenergie 5 E = mittlere Energie für
den Bewegungsunterhalt.
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m Unter den gemachten Voraussetzungen beträgt E = 100 x 10 + 25 .
25 = 0,45 kWh.
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3.600 3*600 Diese Energie kann leicht von einer vom Fahrzeug mitge
führten Batterie aufgenommen und an einer Haltestelle wieder nachgeladen werden.
Angenommen, dass die vom Trans~
portsystem verwendete Spannung
500 V betrage und die zur Verfügung stehende Nachladezeit an einer Haltestelle 14
sec lang sei (d.h. dass nur eine Person schnell in den Omnibus ein- oder aussteigt)
und unter der Voraussetzung, dass ein Wirkungsgrad bei der Nachladung von 0,7 vorliege,
dann beträgt der Ladestrom ungefähr 320 A. Wenn nun der Ladestrom etwa 10 mal so
gross sein soll wie der Nennstrom fiLr einstündige Ladung, was - wie die Erfahrungen
zeigen - als Verhältnis für eine rasche Nachladung völlig ausreicht, dann reicht
eine im Fahrzeug installierte Batteriekapazität von etwa 34 Ah aus.
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Die als alkalihaltige Akkumulatoren verfügbaren Nickel-Cadmium-Zellen
weisen eine nominale Ladung von 25 Wh pro 3 Kilogramm Gewicht und 50 Wh pro dm3
auf. Es ist für den vorliegenden Betriebsfall daher eine Batterie von ungefähr 650
kg Gewicht notwendig bei einem Rauminhalt von etwa 0,32 m3. Diese Werte sind für
ein Fahrzeug, dessen Leergewicht etwa 8 t beträgt, voll akzeptabel und das Gesamtgewicht
der Batterien und des Motorsystems wird in diesem Fall nicht viel höher als bei
einem mit einem Dieselmotor betriebenen Fahrzeug.
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Es ist noch hervorzuheben, dass in dieser Beispielsrechnung die installierte
Ladung etwa 10 bis 15 Fahrten gestattet, ohne dass neu aufgeladen werden muss, so
dass sich ein äusserst hoher Reservefaktor ergibt und dem Fahrzeug eine vollkommene
Beweglichkeit im innerstädtischen Verkehr gestattet. Es ist daher nicht darauf angewiesen,
zum Zwecke einer raschen Wiederaufladung unbedingt die nächste Haltestelle anzulaufen,
so dass es auch möglich wird, fallweise Umleitungen in der Streckenführung vorzusehen,
wenn dies
aus irgendwelchen Gründen notwendig werden sollte. Im
ausgeführten Beispiel wurde auch ausser Betracht gelassen, dass der durchschnittliche
Halt an einer Hauptlinie gewöhnlich von längerer Dauer ist, als oben angenommen
wurde, so dass bei einem solchen Halt ein Wiedergewinn an Ladung zu erzielen ist,
der dem Verbrauch für eine Fahrtstrecke von mehreren Haltestellenfolgen entspricht.
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Hieraus kann geschlossen werden, dass es nicht notwendig ist, dass
alle Haltestellen mit elektrischen Versorgungsanschlüssen für die Nachladung versehen
sein müssen. So kann man z.B. die Haltestellen, die nur fakultativ angefahren werden,
bei der Installation mit Versorgungsanschlüssen übergehen. Die Haltestellen, die
solche Versorgungsanschlüsse aufweisen, sind zweckmässigerweise so ausgestaltet,
dass sie keine besondere Aktivität vom Fahrzeugführer verlangen, so dass die Nachladung
automatisch vor sich geht. Hierauf wird bei der Erläuterung der Zeichnungen noch
einzugehen sein.
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Es sei zunächst Fig. 1 betrachtet. An zwei auskragenden Masten 2 ist
eine stabile, steife elektrisch leitende Schiene 1 befestigt, die an eine der Leitungen
10 angeschlossen ist, Diese Schiene ist so robust ausgeführt, dass sie einen gewissen
Stoss vom Stromabnehmer 5 des vorzugsweise Fahrzeugs 12 aushalten kann. Ihre Länge
ist/so bemessen, dass gegebenenfalls auch mehrere Fahrzeuge gleichzeitig an sie
angeschlossen werden können. Die Gesamtanordnung ist zweckmässigerweise in einer
Haltebucht neben der eigentlichen Fahrbahn angeordnet0 Wenn das Gesamtsystem zusätzlich
so an ein gegebenenfalls in der gleichen Stadt vorhandenes Strassenbahnsystem angeglichen
ist dass die Höhe der Stromschiene 1 über der Fahrbahn und die Spannung
mit
den entsprechenden Grössen des Strassenbannnetzes übereinstimmen, dann kann in Notfällen
das Fahrzeug 12 auch aus dem Strassenbahnstromnetz versorgt werden.
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In die Decke der Fahrbahn ist eine elektrisch leitende Platte 3 eingefügt,
die mit dem anderen Pol der Leitung 10 verbunden ist. Dieser ist üblicherweise geerdet.
-Auf dem Dach des Fahrzeugs 12 ist ein Stromabnehmer, bestehend aus der Stange 4
und dem Schleifer 5, befestigt. Der Schleifer 5 hat eine bestimmte Mindestbreite,
um dem Fahrzeugführer das Einfahren unter die Stromschiene 1 zu erleichtern. Das
vorliegende System ist so ausgebildet, dass beim Einfahren des Fahrzeugs 12 unter
die Stromschiene 1 der Stromabnehmerarm 4 nach unten gedrückt wird. Durch einen
von diesem betätigten Schalter 8 wird ein Servomechanismus 9 ausgelöst, der einen
Stromabnehmer 6 auf der Unterseite des Fahrzeugs auf die Platte 3 drückt. Das Servosystem
9 kann elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgeführt sein.
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Beim Verlassen der Haltestelle spielt sich der vorerwähnte Vorgang
in der umgekehrten Folge ab, wobei während des Fahrens unter der Stromschiene 1
sich eine zusätzliche Verweildauer des Fahrzeugs am Stromversorgungskreis ergibt.
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Trägt man dafür Sorge, dass unmittelbar beim Kontaktnehmen des Schleifers
5 an der Stromschiene 1 der Ladevorgang in Betrieb gesetzt wird, dann steht an der
Haltestelle eine Ladezeit maximaler Länge zur Verfügung.
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Da die schleifende Weglänge des Stromabnehmers 5 an der Stromschiene
1 im Vergleich ti zu z.B. mit dem Strassenbahnbetrieb sehr kurz ist und die Stromschiene
1 sehr robust ausgeführt werden kann, ermöglicht das erfindungsgemässe System die
Verwirklichung relativ grosst Kontaktflächen und hoher
Kontaktdrücke.
Auf diese Weise wird der Übergangswiderstand am Kontakt genügend klein, um die bereits
erwähnten hohen Stromstärken verarbeiten zu können.
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Die Stromversorgungsleitung 10 ist von der Fahrtstrecke der Fahrzeuge
12 weitgehend unabhängig, sie kann z.B. mit Abkürzungen verlegt werden, insbesondere
unterirdisch verkabelt werden. Die erreichbaren Isolationswerte zwischen den Einzelleitern
bei Freiverdrahtung sind erheblich besser als diejenigen bei einer O-Bus-Leitung,
da bei letzteren aufgrund der Tragemechanik, speziell an Weichen und Kreuzungsstücken,
gewisse Übergangsleitwerte nicht zu vermeiden sind.
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Schliesslich ist zu bemerken, dass die Haltestellen gleichzeitig mehreren
Linien dienen können, wodurch ein Verkehrsnetz geschaffen werden kann, das bei einer
beschränkten Anzahl von Ladestationen den Fahrzeugen weitgehende Aktionsfreiheit
auf den Linien lässt.
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Fig. 3 zeigt in schematischer Form die letztgenannten Verhältnisse
Die durchgezogenen Linien stellen dabei die möglichen Fahrtstrecken der einzelnen
Fahrzeuge dar, während die gestrichelt gezeigten Linien ein Abbild der möglichen
Leitungsführung für die Stromversorgung der einzelnen Haltestellenmittels der Leitungen
10 darstelLen. DiescsLeitungsnetz ist mit einer Zentrale 11 für die Stromversorgung
verbunden. Es ist aber auch möglich, mehrere Zentralen für die Stromversorgung des
Netzes vorzusehen.
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Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass das Versorgungsnetz gänzlich anders
geführt sein kann als die Fahrtrouten der Fahrzeuge, dass es also nach seinen eigenen
Bedürfnissen, wie z.B. hinsichtlich geringster Kosten, höchsten Wirkungsgrades und
ähnliches angelegt werden kann. Die einzige Einschränkung
liegt
in der Lage der Haltestellen, für die die bereits erwähnten Gesichtspunkte massgebend
sind.
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Mit anderen Worten gesagt, während die konventionellen Transportsysteme
mit elektrischem Betrieb sich auf eine Struktur mit Maschen im fahrbaren Netz gründen,
also von der Struktur vorgegebener Fahrtrouten abhängen, stützt sich das Versorgungsnetz
bei dem Transportsystem gemäss der vorliegenden Erfindung auf eine Knotenstruktur,
die es gestattet, dass die Fahrzeuge sich den Verkehrsgegebenheiten ohne Schwierigkeiten
anpassen Es können ohne weiteres auch zusätzliche Haltestellen geschaffen werden,
die nicht unbedingt in die Stromversorgung einbezogen werden müssen. Das System
ist damit im innerstädtischen Verkehr praktisch so flexibel wie ein solches, das
dieselgetriebene Fahrzeuge verwendet.
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Obgleich im Grunde für die Versorgung ein unipolares Stromversorgungsnetz
ausreichen wurde, ist es doch vorteilhaft, zu einem bipolaren zu greifen weil dadurch
die schädlichen Auswirkungen vagabundierender Störströme in der Erde vermieden werden.
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Obgleich das zuvor beschriebene System am Beispiel des öffentlichen
Nahverkehrs erläutert wurde, versteht sich von selbst, dass es auf diese Anwendung
nicht beschränkt ist. Es wendet sich in gleichem Masse und mit unzählbaren Vorteilen
auch an Lösungen, die schienengebundene Fahrzeuge verwenden, wie etwa die Strassenbahn,
die U-Bahn und die S-Bahn, Mit den notwendigen Abänderungen ist sein Einsatz auch
im öffentlichen Schiffsverkehr mit festen Haltestationen brauchbar oder auch in
betriebsinternen Transportsystemen, wo Elektrokarren, Gabelstapler und ähnliche
Fahrzeuge verwendet werden.