EP2894719B2 - Vorrichtung zur Ableitung eines Kurzschlussstroms - Google Patents

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EP2894719B2
EP2894719B2 EP15150736.5A EP15150736A EP2894719B2 EP 2894719 B2 EP2894719 B2 EP 2894719B2 EP 15150736 A EP15150736 A EP 15150736A EP 2894719 B2 EP2894719 B2 EP 2894719B2
Authority
EP
European Patent Office
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rail vehicle
grounding
profile body
vehicle according
clamp
Prior art date
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Active
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EP15150736.5A
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English (en)
French (fr)
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EP2894719A1 (de
EP2894719B1 (de
Inventor
Karsten Schult
Andreas Hillarius
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.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
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Publication date
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Application filed by Bombardier Transportation GmbH filed Critical Bombardier Transportation GmbH
Publication of EP2894719A1 publication Critical patent/EP2894719A1/de
Publication of EP2894719B1 publication Critical patent/EP2894719B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/64—Connections between or with conductive parts having primarily a non-electric function, e.g. frame, casing, rail
    • H01R4/643—Connections between or with conductive parts having primarily a non-electric function, e.g. frame, casing, rail for rigid cylindrical bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Definitions

  • the invention relates to a device that can be used to guide electrical lines or as a holding device for people and a rail vehicle that has such a device.
  • electrical lines such as lines with insulation or cables
  • profile bodies such as metal tubes, in particular aluminum tubes, in rail vehicles.
  • Grounding is also known from the field of hose technology.
  • DE3543233 discloses a contact part for hoses with a metal insert, consisting of a base ring with a discharge device made of electrically conductive material, which can be electrically conductively connected to the metal insert of the hose by a cutting lip dimensioned in the diameter of the metal insert of the hose.
  • Grounding can be done using a grounding clip that is connected to the base ring by an external conductor lug. This structure enables electrostatic discharge, but no protection against short circuits.
  • DE 10 2005 003 654 A1 relates to a power cable holding structure for a vehicle, comprising power cables which have at least two different outer diameters and comprise at least two cables for each outer diameter, a metal protective tube into which the power cables are inserted, in the protective tube the power cables with a small outer diameter in the gaps are arranged between the outer surface of the power cables with a large outer diameter and the inner surface of the protective tube.
  • the conduit is grounded through a braided shield covering motor power cables.
  • U.S. 2,913,699 relates to the grounding of a pipeline in aircraft by means of a flexible grounding cable attached to the outside of the pipeline with a clamp.
  • Grounding cables can be attached to pipes or rails by welding.
  • electrical connections especially to aluminum tubes, are not easy to implement in this way.
  • Welding parts for aluminum tubes are expensive and unwieldy.
  • the object of the invention is to provide a solution to these problems.
  • the device is used in the rail vehicle for routing electrical lines, in particular cables.
  • the profile body can be used as a guide body, attachment body or holding body be designated.
  • the device for guiding electrical lines in or on the substructure of the rail vehicle can be used particularly advantageously.
  • a particularly preferred application is the cable laying of the train busbar.
  • the profile body can be fastened to a substructure, in particular to a subframe, of the rail vehicle (especially a car body) or be fastened there.
  • the attachment there can be done with the mentioned fasteners.
  • the device can also be used in the rail vehicle as a holding device for people, with the profile body being used to hold people.
  • the holding device thus has a grounding clip, which is used to divert a current, and a fastening means, with which the holding device can be fastened to an object or substrate.
  • Specific examples are railings, handrails, for example on railway facilities that are spanned by overhead lines, and handrails in rail vehicles and other vehicles, in particular in local public transport.
  • a clip is understood to be an object that encompasses the electrically conductive profile body.
  • the clamp preferably has a clamping device, by means of which the clamp can be pressed against the surface of the profile body, so that a non-positive connection and preferably also a positive connection can be produced.
  • the earthing clip mentioned and the fastening means for fastening the profile body to a load-bearing object or substrate are separate parts. Accordingly, the fastener is not required to ground the profile body. Grounding does not have to be ensured via the fasteners. Thus, no electrical connection has to be ensured via the fastening means. Changes in the attachment, for example when overhauling or maintaining a rail vehicle, cannot unintentionally lead to the loss of the grounding contact.
  • the fastening means can be screwed to a substrate, without having to ensure that the screw connection ensures adequate electrical conduction for the purpose of grounding.
  • the grounding clip does not have to serve to fasten the elongated profile body.
  • the profile body mentioned is an elongated body.
  • the profile body is made of aluminum.
  • the shape of the profile body is not limited.
  • the profile body is preferably rigid.
  • the cross-sectional shape of the profile body is not restricted.
  • the profile body can be solid or hollow on the inside.
  • a hollow profile is preferably designed in such a way that a current can flow from the inside to the outside.
  • the inside and the outside in other words the surfaces on the inside and on the outside, are preferably electrically conductive.
  • Examples of a solid profile body are a bar, a bar, a T-profile or a rail. These profiles can be used to advantage for fastening electrical cables.
  • electrical lines can be arranged within a rail.
  • An example of this is a C-shaped rail.
  • a further example is a rounded rail, for example in cross-section in the form of a segment of a circle.
  • rods or rails are also suitable as holding devices for people, for example as railings.
  • the profile body is a hollow profile body, in particular a tube or an angular hollow profile.
  • One or more electrical lines, in particular cables, can be routed in a hollow profile body.
  • the electrical lines are preferably provided with insulation.
  • the grounding clamp mentioned is made of stainless steel. As mentioned, a current can be transferred from the profile body to the grounding clamp, i.e. transferable from the outside of the profile body to the clamp.
  • the grounding clip is in electrical contact with the outside of the profile body.
  • the outside of the profile body is conductive for electricity.
  • the device has a flexible grounding wire coupled to the grounding strap, which may mean a direct or indirect conductive connection to the grounding strap, allowing current to flow from the grounding strap through the grounding strap.
  • the ground wire can be clamped, screwed, soldered or welded to the clamp.
  • the grounding clip and the grounding line can be connected via a cable lug that is clamped to the grounding clip.
  • a preferred material for the ground wire is copper.
  • the cross-sections of the grounding cable and the grounding clip are adapted to the desired current conductivity for dissipating a short-circuit current.
  • the cross-sectional area of the grounding clip is preferably at least 50 mm 2 , more preferably at least 60 mm 2 , even more preferably at least 100 mm 2 . The meaning and The definition of the cross-sectional area is explained using the exemplary embodiments.
  • the cross-section of the grounding line is preferably at least 10 mm 2 , more preferably at least 16 mm 2 , even more preferably at least 25 mm 2 or at least 35 mm 2 and most preferably at least 50 mm 2 .
  • the ratio of the cross-sectional area of the grounding line to the cross-sectional area of the grounding clip corresponds to the ratio of the conductivity of the material of the grounding line to the conductivity of the material of the grounding clip.
  • the cross-sections of the ground wire mentioned above can be varied with these ratios.
  • the cross-sections of the earthing clamps mentioned above can also be varied with the ratios mentioned. Maximum short-circuit temperatures and short-circuit currents that can be achieved with the selected cross-sectional areas are mentioned in the example section.
  • At least one layer of a conductive material that protects against corrosion is arranged between the grounding clip and the profile body.
  • This material protects the profile body from corrosion.
  • the layer is made of a conductive grease, also referred to as contact grease.
  • An advantage of such a grease is that it does not have to be renewed for at least 30 years.
  • the surface of the profile body is advantageously cleaned before the grease is applied, for example with an organic solvent, in particular alcohol.
  • the layer is made of a metal that is more precious than the metal from which the profile body or at least the surface of the profile body is made.
  • the layer is made of tin, copper, zinc, or a combination thereof.
  • a specific example is a copper layer having a tin plating.
  • the profile body can be coated with such a metal layer, in particular a tin, copper or zinc layer, at least where the grounding clip is attached to the profile body.
  • the variants described can be combined: one or more metal layers can be combined with a fat layer.
  • the fastening means is a fastening clamp, for example a pipe clamp, when the profile body is a pipe.
  • the fastening means in particular a fastening clip, is electrically conductive.
  • a short-circuit current is also discharged via the fastening means.
  • this derivation of the short-circuit current via fasteners is redundant, since the grounding clip is already sufficiently dimensioned for the purpose of conducting the current.
  • the fastening means has a higher resistance than the grounding clip in order to conduct the current flow essentially via the grounding clip.
  • An insulating means can be provided between a conductive fastening means and the profile body. However, this is not absolutely necessary.
  • the rail vehicle according to the invention is in particular a streetcar, a locomotive, a railcar, a wagon or a train set, having the device described above.
  • the device is arranged on the substructure of the rail vehicle, in particular on a subframe.
  • the device is attached to the substructure of the rail vehicle, in particular to an underframe.
  • the grounding clip and a conductive part of the rail vehicle, in particular a conductive part of a substructure, subframe or car body are connected to one another via the flexible grounding line already described, for example a wire mesh or cable.
  • At least one electrical line of the rail vehicle, in particular a train busbar is preferably arranged in or on the profile body of the device.
  • the device according to the invention is used as a holding device for people, then it is preferably arranged in the interior of a rail vehicle, for example in the form of a handrail.
  • the invention discloses the use of the device described above for diverting a short-circuit current.
  • a short-circuit current is discharged from the profile body via the grounding clip and the flexible grounding cable.
  • the device can be used as a grounded device for guiding lines or as a grounded restraint device for people, as has already been discussed above.
  • FIG. 1 shows a device for a rail vehicle according to the invention with an electrically conductive profile body 2, which in this case is a tube (see 2 ) is.
  • an electrically conductive profile body 2 which in this case is a tube (see 2 ) is.
  • two grounding clamps 3 are attached on the tube 2 .
  • the Grounding clamps 3 are each clamped to the pipe 2 with clamping screws 4 , a cable lug 5 also being fastened to the clamp by means of the clamping screws 4 .
  • a ground wire is attached to each of the cable lugs 5, which 2 is shown in more detail.
  • a layer 6 made of a conductive material that protects against corrosion is arranged between the grounding clamps 3 and the tube 2 in each case.
  • the layer 6 can be, for example, a layer of conductive fat or a layer of a nobler metal, such as in particular tin or zinc, with which the tube 2 is coated. A coating in the area where the clamps 3 are clamped is sufficient.
  • a fastening means 8 is shown in the form of a fastening clamp with a part 9 enclosing the tube 2 and two laterally protruding lugs 10, each with a bore 11.
  • the device 1 can be attached, for example, to the substructure of a rail vehicle by means of the lugs 10, as in 3 shown.
  • grounding clamps 3 and the fastener 8 are only examples. There may be more than the fastening means 8 shown and even more than the grounding clamps 3 shown. Furthermore, the tube 2 can be made longer than in 1 shown.
  • the device can also have a plurality of profile bodies 2 which adjoin one another.
  • the width of the grounding clamps 3 is denoted by the arrow B. Depending on the short-circuit current to be discharged, the width B of the grounding clip can be chosen differently.
  • the cross section of the grounding clamp 3 results from the width B times the in 2 shown thickness D of the grounding clip 3.
  • FIG. 2 shows a cross section through the device 1, more precisely a cross section through the earthing point 3 and the pipe 2. It can be seen how the clamp 3 is clamped to the pipe 2 by means of the fastening screw 4 and the nut 12. Furthermore, stiffening webs 7 are shown. A ground wire 13, preferably made of copper braid, is attached to the cable lug 5, which is fastened to the clamp 3 with the screw 4. Between the tube 2 and the clamp 3, the layer 6 is arranged from a protective against corrosion, conductive material.
  • An electrical line 15 is laid inside the tube 2, having an insulation 16 and a conductive core 17.
  • the line 15 is a line of a train busbar. Only one line is shown in the example and there may be others. If the insulation 16 is damaged, a short circuit, ie current flow from the conductive core 17 to the pipe 2, can occur. The short-circuit current is conducted via the surface of the tube 2 and the conductive intermediate layer 6 to the grounding clamp 3 and flows out via the cable lug 5 and the grounding line 13 .
  • FIG. 3 shows a view from below of the underframe of a rail vehicle carriage. 3 shows the attachment of the device 1 to the substructure of a rail vehicle in a detail view.
  • the pipe 2 explained above is fastened to cross members 20 of a subframe by means of two grounding clamps 8 . Fastening is done here by screwing.
  • the grounding clamp 3, already based on 1 was explained, is not used for attachment, so it is not connected to any part of the substructure or subframe and is only clamped to the tube 2.
  • the ground wire 13 is guided to the longitudinal member 21 of the underframe and attached to it.
  • a schematically illustrated grounding strap 22 is attached to the longitudinal member 21, for example welded.
  • the grounding line 13 is in turn attached to the grounding lug 22, for example by means of a screw connection or welding.
  • each rail vehicle car can be arranged on the underframe several pieces of pipe 2, which are preferably arranged axially aligned with each other, so that a device 1 according to the invention can be composed of several pieces of pipe 2.
  • Two grounding clamps 3 are preferably used per piece of pipe, one grounding clamp being sufficient for very short pipes, depending on the technical requirements. If the fastening clamps 8 are conductive, i.e. could also discharge a short circuit on the pipe 2 to the base, they have a higher electrical resistance than the grounding clamps, since the short-circuit current is to be discharged primarily via the grounding clamps 3. Insulation may be placed between the cross member 20 and the mounting brackets 8 to prevent current flow, but this is not necessary. In particular, insulation is not necessary if the fastening clamps 8 have a higher electrical resistance than the grounding clamp 3.
  • a train bus bar can be arranged inside the tube 2 .
  • any other electrical line can be arranged in the tube 2, for example an electrical line for a brake.
  • Example cross sections for a grounding clip and example cross sections for a grounding line 13 are shown in Table 1 below.
  • the cross section is calculated from the in 1 shown width B, a clamp 3 multiplied by the in 2 shown thickness D.
  • the maximum short-circuit currents and maximum short-circuit temperatures shown in Table 1 are possible.
  • the cross section of the grounding cable 13 can be chosen differently. With a 60 mm 2 clamp cross-section, the optimal cross-section of the copper wire is 16 mm 2 and with a 100 mm 2 clamp cross-section, the maximum cross-section of the copper wire is 50 mm 2 .
  • Table 1 Cross section of grounding clamp Cross-section of the grounding wire Short-circuit current carrying capacity (I 2 t) Maximum short circuit temperature 60mm 2 16mm 2 5.8MA 2s 337°C 100mm 2 33mm 2 24.9 MA 2s 500°C

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung die zur Führung von elektrischen Leitungen oder als Haltevorrichtung für Personen verwendbar ist und ein Schienenfahrzeug, das eine solche Vorrichtung aufweist.
  • Zum Schutz vor mechanischen Beschädigungen werden elektrische Leitungen, wie beispielsweise Leitungen mit Isolierung bzw. Kabel, in Schienenfahrzeugen häufig in oder an Profilkörpern, wie z.B. Metallrohren, insbesondere in Aluminiumrohren verlegt.
  • Wird die elektrische Leitung dennoch beschädigt, insbesondere eine Isolation, kann ein Strom auf das Rohr oder Schiene übertragen werden und ein unerwünschter Kurzschluss entstehen, was insbesondere bei Hochspannungsleitungen sehr problematisch ist. Zur Sicherheit werden die Rohre oder Schienen, worin oder woran die Leitungen geführt sind, geerdet.
  • Eine Erdung ist auch aus dem Bereich der Schlauchtechnik bekannt. DE3543233 offenbart ein Kontaktteil für Schläuche mit Metalleinlage, bestehend aus einem Grundring mit einer Ableitungsvorrichtung aus elektrisch leitendem Material, das durch eine im Durchmesser der Metalleinlage des Schlauches bemessene Schneidlippe mit der Metalleinlage des Schlauches elektrisch leitend verbunden werden kann. Die Erdung kann über eine Erdungsschelle erfolgen, die mit dem Grundring über eine außen anliegende Ableitungsfahne verbunden ist. Mit diesem Aufbau wird eine elektrostatische Ableitung ermöglicht, jedoch keine Kurzschlusssicherheit.
  • DE 10 2005 003 654 A1 betrifft eine Stromkabel-Haltestruktur für ein Fahrzeug, umfassend Stromkabel, welche wenigstens zwei unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen und wenigstens zwei Kabel für jeden Außendurchmesser umfassen, ein Metallschutzrohr, in welches die Stromkabel eingeführt sind, wobei in dem Schutzrohr die Stromkabel mit einem kleinen Außendurchmesser in den Zwischenräumen zwischen der Außenfläche der Stromkabel mit einem großen Außendurchmesser und der Innenfläche des Schutzrohrs angeordnet sind. Das Schutzrohr wird über eine geflochtene Abschirmung, die Motor-Stromkabel bedeckt, geerdet.
  • US 2,913,699 betrifft die Erdung einer Rohrleitung in Flugzeugen mittels einer außenseitig mit einer Schelle an der Rohrleitung angebrachten flexiblen Erdungsleitung.
  • Die Erdung stellt im Fall von Aluminiumrohren eine besondere Herausforderung dar, da hier mehrere Faktoren eine einwandfreie Erdung schwierig machen. Die wesentlichen Anforderungen für Erdungsverbindungen auf Schienenfahrzeugen sind folgende:
    • Die Kurzschlussstromtragfähigkeit der Verbindung muss dem maximal möglichen Kurzschlussstrom entsprechen.
    • Die Erdungsverbindung muss überprüfbar sein.
  • Die Anbringung von Erdungsleitungen an Rohren oder Schienen kann durch Anschweißen erfolgen. Elektrische Verbindungen insbesondere zu Aluminiumrohren sind aber so nicht einfach zu realisieren. Anschweißteile für Aluminiumrohre sind teuer und unhandlich.
  • Ferner ist eine elektrische und mechanische Anbindung von Erdungsleitungen an hohle Profilkörper mit dünner Wandung mittels Schweißen unvorteilhaft, da durch die eingetragene Energie eine thermische Verformung auftreten kann. Im Inneren des Profilkörpers können Schadstellen entstehen und im Inneren des Profilkörpers verlegte elektrische Leitungen können an diesen Schadstellen während des Betriebes aufgescheuert werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Lösung für diese Probleme anzugeben.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Die Vorrichtung wird in dem Schienenfahrzeug zur Führung von elektrischen Leitungen, insbesondere Kabeln, verwendet. In diesem Zusammenhang kann der Profilkörper als Führungskörper, Befestigungskörper oder Haltekörper bezeichnet werden. Besonders vorteilhaft einsetzbar ist die Vorrichtung zur Führung von elektrischen Leitungen im oder am Unterbau des Schienenfahrzeugs. Eine besonders bevorzugte Anwendung ist die Leitungsverlegung der Zugsammelschiene. Der Profilkörper kann an einem Unterbau, insbesondere an einem Untergestell, des Schienenfahrzeugs (speziell eines Wagenkastens) befestigt werden oder dort befestigt sein. Die Befestigung dort kann mit dem erwähnten Befestigungsmittel erfolgen.
  • Die Vorrichtung ist in dem Schienenfahrzeug außerdem verwendbar als Haltevorrichtung für Personen, wobei zum Festhalten von oder durch Personen der Profilkörper dient. Die Haltevorrichtung weist somit eine erwähnte Erdungsschelle auf, die zur Ableitung eines Stromes dient und ein Befestigungsmittel, mit dem die Haltevorrichtung an einem Gegenstand oder Untergrund befestigt werden kann. Spezielle Beispiele sind Geländer, Handläufe, beispielsweise an bahnbetrieblichen Einrichtungen, die mit Oberleitungen überspannt sind, und Haltestangen in Schienenfahrzeugen und anderweitigen Fahrzeugen, insbesondere des öffentlichen Nahverkehrs.
  • Durch die Verwendung einer Erdungsschelle werden die eingangs beschriebenen Nachteile einer angeschweißten Erdung vermieden. Unter einer Schelle wird ein Gegenstand verstanden, der den elektrisch leitfähigen Profilkörper umgreift. Vorzugsweise weist die Schelle eine Klemmeinrichtung auf, mittels derer die Schelle an die Oberfläche des Profilkörpers gepresst werden kann, sodass eine kraftschlüssige Verbindung und vorzugsweise auch formschlüssige Verbindung herstellbar ist.
  • Nach einer weiteren grundlegenden Idee der Erfindung sind die genannte Erdungsschelle und das Befestigungsmittel zur Befestigung des Profilkörpers an einem tragfähigen Gegenstand oder Untergrund voneinander getrennte Teile. Das Befestigungsmittel wird demgemäß nicht zur Erdung des Profilkörpers benötigt. Die Erdung muss nicht über das Befestigungsmittel sichergestellt werden. Somit muss über das Befestigungsmittel keine elektrische Verbindung sichergestellt werden. Änderungen in der Befestigung, beispielsweise bei der Überholung oder Wartung eines Schienenfahrzeugs, können somit nicht ungewollt zum Verlust des Erdungskontaktes führen. Beispielsweise kann das Befestigungsmittel an einem Untergrund angeschraubt werden, wobei nicht darauf geachtet werden muss, dass durch die Schraubverbindung eine ausreichende elektrische Leitung zwecks Erdung sichergestellt ist. Umgekehrt muss erfindungsgemäß die Erdungsschelle nicht der Befestigung des langgestreckten Profilkörpers dienen.
  • Der erwähnte Profilkörper ist ein langgestreckter Körper.
  • Der Profilkörper besteht aus Aluminium.
  • Die Formgestalt des Profilkörpers, wie z.B. gerade oder gebogen, ist nicht beschränkt.
  • Vorzugsweise ist der Profilkörper starr.
  • Die Querschnittsform des Profilkörpers, wie z.B. eckig, rund, gewinkelt, ist nicht beschränkt.
  • Der Profilkörper kann massiv oder im Inneren hohl sein. Ein Hohlprofil ist vorzugsweise so beschaffen, dass ein Strom von der Innenseite zur Außenseite fließen kann. Anders ausgedrückt sind vorzugsweise die Innenseite und die Außenseite, anders ausgedrückt die Oberflächen auf der Innenseite und auf der Außenseite, elektrisch leitfähig.
  • Beispiele für einen massiven Profilkörper sind ein Stab, eine Stange, ein T-Profil oder eine Schiene. Diese Profile können vorteilhaft zur Befestigung von elektrischen Leitungen verwendet werden. Beispielsweise können elektrische Leitungen innerhalb einer Schiene angeordnet sein. Ein Beispiel hierfür ist eine C-förmige Schiene. Ein weiteres Beispiel ist eine rundliche Schiene, beispielsweise im Querschnitt in Form eines Kreissegments. Des Weiteren sind Stäbe oder Schienen auch als Haltevorrichtung für Personen, beispielsweise als Geländer, geeignet.
  • In einer anderen Variante der Erfindung ist der Profilkörper ein Hohlprofilkörper, insbesondere ein Rohr oder ein eckiges Hohlprofil. In einem Hohlprofilkörper können eine oder mehrere elektrische Leitungen, insbesondere Kabel, geführt sein. Die elektrischen Leitungen sind, wie auch bei anderen Formen des Profilkörpers, vorzugsweise mit einer Isolierung versehen.
  • Die erwähnte Erdungsschelle ist aus Edelstahl. Wie erwähnt ist ein Strom von dem Profilkörper auf die Erdungsschelle übertragbar, d.h. von der Außenseite des Profilkörpers auf die Schelle übertragbar. Die Erdungsschelle steht mit der Außenseite des Profilkörpers in elektrischem Kontakt. Die Außenseite des Profilkörpers ist leitfähig für elektrischen Strom.
  • Die Vorrichtung weist eine flexible Erdungsleitung auf, die mit der Erdungsschelle gekoppelt ist, was eine direkte oder indirekte leitfähige Verbindung mit der Erdungsschelle bedeuten kann, sodass ein Strom von der Erdungsschelle über die Erdungsleitung abfließen kann. Beispielsweise kann die Erdungsleitung an die Schelle angeklemmt, angeschraubt, angelötet oder angeschweißt sein. Beispielsweise können die Erdungsschelle und die Erdungsleitung über einen Kabelschuh verbunden sein, der an die Erdungsschelle angeklemmt ist.
  • Ein bevorzugtes Material für die Erdungsleitung ist Kupfer.
  • Die Querschnitte der Erdungsleitung und der Erdungsschelle werden an die erwünschte Stromleitfähigkeit zur Ableitung eines Kurzschlussstroms angepasst. Die Querschnittsfläche der Erdungsschelle beträgt vorzugsweise mindestens 50 mm2, mehr bevorzugt mindestens 60 mm2, noch mehr bevorzugt mindestens 100 mm2. Die Bedeutung und Definition der Querschnittsfläche ist anhand der Ausführungsbeispiele erläutert.
  • Der Querschnitt der Erdungsleitung, insbesondere einer Erdungsleitung aus Kupfer, beträgt vorzugsweise mindestens 10 mm2, mehr bevorzugt mindestens 16 mm2, noch mehr bevorzugt mindestens 25 mm2 oder mindestens 35 mm2 und am meisten bevorzugt mindestens 50 mm2.
  • Vorteilhafterweise entspricht das Verhältnis der Querschnittsfläche der Erdungsleitung zur Querschnittsfläche der Erdungsschelle dem Verhältnis von der Leitfähigkeit des Materials der Erdungsleitung zur Leitfähigkeit des Materials der Erdungsschelle. Die zuvor genannten Querschnitte der Erdungsleitung können mit diesen Verhältnissen variiert werden. Ebenfalls können die zuvor genannten Querschnitte der Erdungsschellen mit den genannten Verhältnissen variiert werden. Mit den gewählten Querschnittsflächen erzielbare maximale Kurzschlusstemperaturen und Kurzschlussströme sind im Beispielteil erwähnt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Erdungsschelle und dem Profilkörper zumindest eine Schicht aus einem vor Korrosion schützenden, leitfähigen Material angeordnet. Dieses Material schützt den Profilkörper vor Korrosion. In einer Variante ist die Schicht aus einem leitfähigen Fett, auch bezeichnet als Kontaktfett. Ein Vorteil eines solchen Fettes ist, dass es mindestens über 30 Jahre nicht erneuert werden muss. Vorteilhafterweise wird die Oberfläche des Profilkörpers vor Aufbringung des Fettes gereinigt, beispielsweise mit einem organischen Lösungsmittel, insbesondere Alkohol. In einer anderen Variante ist die Schicht aus einem Metall, das edler ist als das Metall, aus dem der Profilkörper oder zumindest die Oberfläche des Profilkörpers gefertigt ist. In einer speziellen Variante ist die Schicht aus Zinn, Kupfer, Zink, oder aus einer Kombination davon. Ein spezielles Beispiel ist eine Kupferschicht, die einen Zinnüberzug aufweist. Beispielsweise kann der Profilkörper mit einer solchen Metallschicht, insbesondere einer Zinn-, Kupfer- oder Zinkschicht, zumindest dort beschichtet sein, wo die Erdungsschelle am Profilkörper angebracht wird. Die beschriebenen Varianten können kombiniert werden: Eine oder mehrere Metallschichten können mit einer Fettschicht kombiniert werden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Befestigungsmittel eine Befestigungsschelle, beispielsweise eine Rohrschelle, wenn der Profilkörper ein Rohr ist.
  • Das Befestigungsmittel, insbesondere eine Befestigungsschelle, ist elektrisch leitfähig. Es ist in diesem Fall möglich, dass ein Kurzschlussstrom auch über das Befestigungsmittel abgeleitet wird. Allerdings ist diese Ableitung des Kurzschlussstroms über Befestigungsmittel redundant, da die Erdungsschelle zwecks Ableitung des Stroms bereits ausreichend dimensioniert ist. Weiterhin weist das Befestigungsmittel einen höheren Widerstand auf als die Erdungsschelle, um den Stromfluss im Wesentlichen über die Erdungsschelle zu führen.
  • Zwischen einem leitfähigen Befestigungsmittel und dem Profilkörper kann ein Isoliermittel vorgesehen sein. Allerdings ist dies nicht unbedingt erforderlich.
  • Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug ist insbesondere eine Straßenbahn, eine Lokomotive, ein Triebwagen, ein Wagon oder ein Zugverbund, aufweisend die vorangehend beschriebene Vorrichtung. In einer speziellen Ausführungsform ist die Vorrichtung am Unterbau des Schienenfahrzeugs, insbesondere an einem Untergestell, angeordnet. Insbesondere ist die Vorrichtung am Unterbau des Schienenfahrzeugs, insbesondere an einem Untergestell, befestigt. Vorteilhafterweise sind die Erdungsschelle und ein leitfähiges Teil des Schienenfahrzeugs, insbesondere ein leitfähiges Teil eines Unterbaus, Untergestells oder eines Wagenkastens über die bereits beschriebene flexible Erdungsleitung miteinander verbunden, beispielsweise ein Drahtgeflecht oder Drahtseil. In oder an dem Profilkörper der Vorrichtung ist vorzugsweise zumindest eine elektrische Leitung des Schienenfahrzeugs angeordnet, insbesondere eine Zugsammelschiene.
  • Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als Haltevorrichtung für Personen eingesetzt wird, dann ist sie vorzugsweise im Innenraum eines Schienenfahrzeugs angeordnet, beispielsweise in Form einer Haltestange.
  • In einem weiteren Aspekt offenbart die Erfindung die Verwendung der vorangehend beschriebenen Vorrichtung zur Ableitung eines Kurzschlussstroms. Hierbei wird ein Kurzschlussstrom von dem Profilkörper über die Erdungsschelle und die flexible Erdungsleitung abgeleitet. Die Vorrichtung kann als geerdete Vorrichtung zur Führung von Leitungen oder als geerdete Haltevorrichtung für Personen verwendet werden, worauf bereits zuvor eingegangen wurde.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Vorrichtung für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug in seitlicher Ansicht,
    Fig. 2
    eine Vorrichtung für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug im Querschnitt und
    Fig. 3
    die Befestigung einer Vorrichtung für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug am Unterbau eines Schienenfahrzeugwagens.
  • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug mit einem elektrisch leitfähigen Profilkörper 2, der in diesem Fall ein Rohr (siehe Fig. 2) ist. An dem Rohr 2 sind zwei Erdungsschellen 3 befestigt. Die Erdungsschellen 3 sind jeweils mit Klemmschrauben 4 an dem Rohr 2 festgeklemmt, wobei mittels der Klemmschrauben 4 auch jeweils ein Kabelschuh 5 an der Schelle befestigt ist. An den Kabelschuhen 5 ist jeweils eine Erdungsleitung befestigt, die in Fig. 2 näher dargestellt ist. Zwischen den Erdungsschellen 3 und dem Rohr 2 ist jeweils eine Schicht 6 aus einem vor Korrosion schützenden leitfähigen Material angeordnet. Die Schicht 6 kann beispielsweise eine Schicht aus leitfähigem Fett sein oder eine Schicht aus einem edleren Metall, wie insbesondere Zinn oder Zink, mit der das Rohr 2 beschichtet ist. Es genügt eine Beschichtung in dem Bereich, an dem die Schellen 3 angeklemmt werden.
  • Ebenfalls in Fig. 1 gezeigt ist ein Befestigungsmittel 8 in Form einer Befestigungsschelle mit einem das Rohr 2 umgreifenden Teil 9 und zwei seitlich hervorstehenden Laschen 10 mit jeweils einer Bohrung 11. Mittels der Laschen 10 kann die Vorrichtung 1 beispielsweise an dem Unterbau eines Schienenfahrzeugs angebracht werden, wie in Fig. 3 gezeigt.
  • Die in Fig. 1 dargestellten Erdungsschellen 3 und das Befestigungsmittel 8 sind nur beispielhaft. Es können noch mehr als das gezeigte Befestigungsmittel 8 und noch mehr als die gezeigten Erdungsschellen 3 vorhanden sein. Ferner kann das Rohr 2 länger ausgeführt sein als in Fig. 1 gezeigt. Die Vorrichtung kann ferner mehrere Profilkörper 2 aufweisen, die aneinander anschließen.
  • Die Breite der Erdungsschellen 3 ist mit dem Pfeil B bezeichnet. Je nach abzuleitendem Kurzschlussstrom kann die Breite B der Erdungsschelle unterschiedlich gewählt werden. Der Querschnitt der Erdungsschelle 3 ergibt sich aus der Breite B mal der in Fig. 2 gezeigten Dicke D der Erdungsschelle 3.
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung 1, genauer einen Querschnitt durch die Erdungsstelle 3 und das Rohr 2. Zu sehen ist, wie die Schelle 3 mittels der Befestigungsschraube 4 und der Mutter 12 an das Rohr 2 geklemmt ist. Ferner sind Versteifungsstege 7 dargestellt. An dem mit der Schraube 4 an der Schelle 3 befestigten Kabelschuh 5 ist eine Erdungsleitung 13, vorzugsweise aus Kupfergeflecht, angebracht. Zwischen dem Rohr 2 und der Schelle 3 ist die Schicht 6 aus einem vor Korrosion schützenden, leitfähigen Material angeordnet.
  • Im Innern des Rohres 2 ist eine elektrische Leitung 15 verlegt, aufweisend eine Isolierung 16 und einen leitfähigen Kern 17. Beispielsweise ist die Leitung 15 eine Leitung einer Zugsammelschiene. Im Beispiel ist nur eine Leitung gezeigt und weitere können vorhanden sein. Bei Beschädigung der Isolierung 16 kann es zum Kurzschluss, also zum Stromfluss vom leitenden Kern 17 auf das Rohr 2, kommen. Der Kurzschlossstrom wird über die Oberfläche des Rohres 2 und die leitfähige Zwischenschicht 6 auf die Erdungsschelle 3 geleitet und fließt über den Kabelschuh 5 und die Erdungsleitung 13 ab.
  • Fig. 3 zeigt einen Blick von unten auf das Untergestell eines Schienenfahrzeugwagens. Fig. 3 zeigt die Befestigung der Vorrichtung 1 am Unterbau eines Schienenfahrzeugwagens in einer ausschnittweisen Ansicht. Das zuvor erläuterte Rohr 2 ist mittels zweier Erdungsschellen 8 an Querträgern 20 eines Untergestells befestigt. Die Befestigung erfolgt hier durch Verschraubung. Die Erdungsschelle 3, die bereits anhand Fig. 1 erläutert wurde, dient nicht der Befestigung, ist also mit keinem Teil des Unterbaus oder Untergestells verbunden und lediglich an dem Rohr 2 festgeklemmt. Über den bereits erläuterten Kabelschuh 5 wird die Erdungsleitung 13 zu dem Längsträger 21 des Untergestells geführt und an diesem befestigt. In diesem Fall ist an dem Längsträger 21 eine schematisch dargestellte Erdungslasche 22 befestigt, beispielsweise angeschweißt.
  • An der Erdungslasche 22 ist wiederum die Erdungsleitung 13 angebracht, beispielsweise mittels einer Verschraubung oder Verschweißung.
  • In Fig. 3 ist lediglich ein Ausschnitt eines Untergestells gezeigt. Je Schienenfahrzeugwagen können am Untergestell mehrere Rohrstücke 2 angeordnet sein, die vorzugsweise jeweils axial zueinander fluchtend angeordnet sind, sodass eine Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung aus mehreren Rohrstücken 2 zusammengesetzt sein kann. Pro Rohrstück werden vorzugsweise zwei Erdungsschellen 3 verwendet, wobei bei sehr kurzen Rohren je nach technischer Anforderung gegebenenfalls eine Erdungsschelle ausreichend ist. Sofern die Befestigungsschellen 8 leitfähig sind, also ebenfalls einen Kurzschluss an dem Rohr 2 auf das Untergestell ableiten könnten, weisen sie einen höheren elektrischen Widerstand auf als die Erdungsschellen, da der Kurzschlussstrom vorwiegend über die Erdungsschellen 3 abgeleitet werden soll. Zwischen dem Querträger 20 und den Befestigungsschellen 8 kann eine Isolierung angebracht sein, um einen Stromfluss zu verhindern, aber dies ist nicht notwendig. Es ist insbesondere dann eine Isolierung nicht notwendig, wenn die Befestigungsschellen 8 einen höheren elektrischen Widerstand aufweisen als die Erdungsschelle 3.
  • Wie bereits erwähnt, kann im Innern des Rohres 2 eine Zugsammelschiene angeordnet sein. Alternativ kann jegliche andere elektrische Leitung in dem Rohr 2 angeordnet sein, beispielsweise eine elektrische Leitung für eine Bremse.
  • Nachfolgend sind in Tabelle 1 beispielhafte Querschnitte für eine Erdungsschelle und beispielhafte Querschnitte für eine Erdungsleitung 13 gezeigt. Der Querschnitt errechnet sich aus der in Fig. 1 gezeigten Breite B, einer Schelle 3 multipliziert mit der in Fig. 2 dargestellten Dicke D. Bei den gezeigten Beispielen eines Querschnitts sind die in der Tabelle 1 dargestellten maximalen Kurzschlussströme und maximalen Kurzschlusstemperaturen möglich. Der Querschnitt des Erdungsseils 13 kann verschieden gewählt werden. Bei 60 mm2 Schellenquerschnitt beträgt der optimale Querschnitt des Kupferseils 16 mm2 und bei 100 mm2 Schellenquerschnitt beträgt der maximale Querschnitt des Kupferseils 50 mm2. Tabelle 1
    Querschnitt Erdungsschelle Querschnitt Erdungsseil Kurzschlussstrom-Tragfähigkeit (I2t) Maximale Kurzschlusstemperatur
    60 mm2 16 mm2 5,8 MA2s 337°C
    100 mm2 33 mm2 24,9 MA2s 500°C

Claims (12)

  1. Schienenfahrzeug, aufweisend eine Vorrichtung (1), aufweisend
    - einen elektrisch leitfähigen Profilkörper (2), bestehend aus Metall,
    - eine elektrische Leitung (15), die in oder an dem Profilkörper (2) angeordnet ist,
    - zumindest eine den Profilkörper (2) außen umgreifende elektrisch leitfähige Erdungsschelle (3), wobei ein Strom von der Außenseite des Profilkörpers (2) auf die Erdungsschelle (3) übertragbar ist,
    - zumindest ein Befestigungsmittel (8) womit der Profilkörper (2) an einem tragfähigen Gegenstand oder Untergrund befestigt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - eine flexible Erdungsleitung (13) mit der Erdungsschelle (3) gekoppelt ist, und die Erdungsschelle (3) über die flexible Erdungsleitung (13) mit einem leitfähigen Teil (21) des Schienenfahrzeugs verbunden ist,
    - das Befestigungsmittel (8) elektrisch leitfähig ist und das Befestigungsmittel (8) einen höheren Widerstand aufweist als die Erdungsschelle (3),
    - die Erdungsschelle (3) aus Edelstahl besteht und der Profilkörper (2) aus Aluminium besteht.
  2. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Erdungsschelle (3) und dem Profilkörper (2) zumindest eine Schicht (6) aus einem vor Korrosion schützenden, leitfähigen Material angeordnet ist.
  3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Schicht (6) aus leifähigem Fett ist.
  4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schicht (6) aus Zinn, Kupfer, Zink, oder aus einer Kombination davon ist.
  5. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Befestigungsmittel (8) eine Befestigungsschelle ist.
  6. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Profilkörper (2) ein Stab oder eine Schiene ist.
  7. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Profilkörper (2) ein Hohlprofilkörper, insbesondere ein Rohr, ist.
  8. Schienenfahrzeug nach Anspruch 7, wobei die elektrische Leitung eine Zugsammelschiene ist, die im Inneren des Hohlprofilkörpers (2) angeordnet ist.
  9. Schienenfahrzeug nach Anspruch einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erdungsleitung (13) eine Kupferleitung ist.
  10. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erdungsschelle (3) mit einem leitfähigen Teil (21) eines Unterbaus, eines Untergestells oder eines Wagenkastens des Schienenfahrzeugs verbunden ist.
  11. Schienenfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Profilkörper (2) mit dem Befestigungsmittel (8) an einem Unterbau oder einem Untergestell des Schienenfahrzeugs befestigt ist.
  12. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1-7 oder 9, wobei die Vorrichtung im Innenraum des Schienenfahrzeugs angeordnet und eine Haltevorrichtung für Personen ist.
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