DE10117031A1

DE10117031A1 - Triebfahrwerk für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE10117031A1
Application number: DE10117031A
Authority: DE
Inventors: Andreas Joeckel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2002-11-07
Also published as: EP1247713B1; DE50208981D1; EP1247713A3; ATE348741T1; EP1247713A2

Abstract

Triebfahrwerk eines Schienenfahrzeugs mit folgenden Merkmalen: DOLLAR A - Einzelrädern (1), die durch permanenterregte Synchronmotoren (3) angetrieben sind, DOLLAR A - eine elektrische Kopplung der beiden gegenüberliegenden Einzelräder (1) durch Parallelschaltung und Speisung beider Synchronmotoren (3) über einen gemeinsamen Umrichter, insbesondere Pulswechselrichter (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein angetriebenes Fahrwerk für Schie nenfahrzeuge ohne Radsätze.

Bei Schienenfahrzeugen wird in der Regel ein gesamter Radsatz durch einen Motor angetrieben. Die Niederflurigkeit, insbe sondere moderner Straßenbahnen erzwingt die Auflösung des Radsatzes und führt zu Einzelrädern oder über je einen Längs motor mechanisch gekoppelten seitlichen Radpaaren.

So ist ein einzelner Radantrieb für ein elektrisches Fahrzeug bei dem ein Motor mit seinem Stator an einem ersten Fahrwerk befestigt ist und bei dem sich das erste Fahrwerksteil über eine Primärfederung in einen ungefederten zweiten Fahrwerks teil abstützt auf dem das Einzelrad drehbar gelagert ist, be kannt. Dabei überträgt der Rotor des Motors sein Drehmoment über eine Kupplungseinrichtung deren radiale Beweglichkeit größer ist als der Federweg der Primärfederung. Dieser Ein zelradantrieb, der insbesondere für elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge geeignet ist, hat den Vorteil, dass der An teil an ungefederten Massen gering ist.

Eine mechanische Kopplung seitlicher Radpaare ist aus der DE 44 46 043 C1 bekannt, bei der ein Fahrwerk mit zwei paral lelen Längsträgern, die durch wenigstens einen Querträger miteinander verbunden sind, und zwei Radpaaren aus jeweils zwei Einzelrädern, wobei wenigstens zwei axial gegenüberlie gende Einzelräder von jeweils einem Motor mit Getriebe ange trieben sind und jedes Einzelrad in einer Radschiene drehbar gelagert ist, wobei die Radschienen jeweils parallel zur Fahrwerkslängsachse an beiden Enden von parallelen Fahrwerks teilen angeordnet und um ein Gelenk vertikal auslenkbar sind, und die Motoren mit ihren Längsachsen parallel zu den Längsträgern angeordnet und die Radschienen als Getriebegehäuse ausgebildet sind.

Bei diesem Stand der Technik werden die Einzelräder oder die Einzelradpaare von je einem Asynchronfahrmotor angetrieben, die an einem gemeinsamen Pulswechselrichter elektrisch paral lelgeschaltet sind. Dadurch sind sie über eine elektrische Schlupfkupplung gekoppelt und nicht drehzahlstarr gekoppelt. Nachteilig dabei ist, dass durch die Elimination der Radsatz welle die eigenstabile Spurführung des Radsatzes, d. h. des Sinuswellenlaufes, verloren geht, was zu erhöhtem Verschleiß an Rädern und Schienen führt. Außerdem führt die bekannte Lö sung zu einem schlechten Geradeauslauf bei Schienenfahrzeugen ohne Radsätze.

Ausgehend davon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrwerk eines Schienenfahrzeugs zu schaffen, das die o ben genannten Nachteile vermeidet und ein wirtschaftliches Antriebskonzept eines derartigen Fahrwerks ermöglicht.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Trieb fahrwerk nach Anspruch 1 oder Anspruch 4.

Erfindungsgemäß ist durch die Ausführung eine Kopplung der beiden einzeln angetriebenen Einzelräder oder Einzelradpaare über eine elektromagnetische Drehfeder geschaffen. Dies führt zu einem deutlich verbesserten Geradeauslauf der Schienen fahrzeuge gegenüber Schienenfahrzeugen mit Asynchronfahrmoto ren ohne Radsätze. Damit wird der Verschleiß an Rädern und Schienen reduziert. Dies führt u. a. zu einem erhöhten Fahr komfort der Fahrgäste.

Es ist somit eine elektromagnetische Radsatzwelle geschaffen, die wie eine mechanische Radsatzwelle keinerlei zusätzlichen Software- oder Inbetriebnahmeaufwand erfordert. Die elektro magnetische Radsatzwelle funktioniert auch bei Ausfall oder Abschalten eines die permanentmagneterregten Synchronmotoren speisenden Umrichters, insbesondere Pulswechselrichters und bei reinem Rollen des Fahrzeugs durch permanente Erregung der Synchronmotoren. Durch Verwendung permanenterregter Synchron motoren erhöht sich der Antriebswirkungsgrad, und außerdem werden elektrische Geräusche und Pendelmomente der Fahrmoto ren gegenüber Asynchronmotoren verringert.

Die Synchronmotoren treiben die Einzelräder entweder direkt an oder sind über Getriebe mit den Einzelrädern oder Einzel radpaaren mechanisch gekoppelt.

Die Verwendung eines derartigen Antriebssystems ist insbeson dere bei Niederflurstraßenbahnen ohne Radsätze vorteilhaft.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im fol genden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, darin zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Einzelradantrieb eines Fahrwerks,

Fig. 2 den prinzipiellen Einzelradpaarantrieb eines Fahr werks,

Fig. 3 den prinzipiellen Einzelradpaarantrieb mit Getriebe eines Fahrwerks,

Fig. 4 einen weiteren Einzelradpaarantrieb mit Getriebe.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Antrieb eines Fahrwerks mit seinen Einzelrädern 1. Die Einzelräder 1 werden über Kupp lungseinrichtungen 2 von einem Synchronmotor 3, vorzugsweise einem permanentmagneterregten Synchronmotor, angetrieben. Die elektrische Versorgung der Synchronmotoren 3 von axial neben einander liegenden Einzelrädern 1 erfolgt jeweils über einen Pulswechselrichter 4. Dabei können die Synchronmotoren 3 sich an den Querträgern des Fahrwerks oder an nicht näher darge stellten Längsträgern befinden.

In einer weiteren Ausführungsform sind zwei Einzelräder 1, die sich in Fahrtrichtung hintereinander befinden, jeweils einem Synchronmotor 3 zugeordnet, der diese Einzelräder über eine mechanische Kupplungseinrichtung 2 direkt antreibt.

Fig. 3 zeigt beispielhaft eine weitere Ausführungsform der Fig. 2 bei der der Antrieb der Einzelräder 1 nicht direkt, sondern über ein Getriebe 5 erfolgt. Als Kupplungseinrichtung 2 sind bei den beschriebenen Ausführungsformen winkel- und axial nachgiebige Kupplungen vorgesehen, wie z. B. Laschen, Bogen zahn- oder Keilpaketkupplungen. Anstelle von winkel- und axi al nachgiebigen Kupplungen können auch radial- und axial nachgiebigen Kupplungen, z. B. Parallelkurbel- und Dreiring lenkerkupplungen eingesetzt werden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der hintereinanderliegende Einzelräder 1 mechanisch starr gekoppelt sind. Diese Kupp lungseinrichtung 2 kann auch über ein Getriebe 5 erfolgen. Als Kupplungseinrichtung 2 eignen sich auch die unter Fig. 3 beschriebenen Ausführungsformen. Es werden somit zwei Einzel räder 1 über einen Synchronmotor 3 angetrieben. Die beiden Synchronmotoren 3 eines Fahrwerks sind elektrisch parallel geschaltet und werden von einem gemeinsamen Pulswechselrich ter gespeist.

Bei Ausführung der Einzelradantriebe nach Fig. 1 sind die Syn chronantriebe als Innenläufer- oder auch als Außenläufermotor vorgesehen.

Die erfindungsgemäß gebildete elektromagnetische Radsatzwelle funktioniert auch bei Ausfall oder Abschalten des Pulswech selrichters und reinem Ausrollen des Fahrzeugs aufgrund der Permanenterregung der Synchronmotoren 3. Die elektromagneti sche Radsatzwelle erfordert weiterhin keinerlei Software- oder Inbetriebnahmeaufwand. Sie reduziert den Verschleiß an Rädern und Schienen, führt zu einem erhöhten Fahrkomfort, und reduziert durch die elektrische Parallelschaltung der Fahrmotoren, insbesondere permanenterregte Synchronmotoren 3, die Anzahl der erforderlichen Pulwechselrichter.

Claims

1. Triebfahrwerk eines Schienenfahrzeugs mit folgenden Merk malen:

- Einzelrädern (1), die durch permanenterregte Synchronmoto ren (3) angetrieben sind,
- eine elektrische Kopplung der beiden gegenüberliegenden Einzelräder (1) durch Parallelschaltung und Speisung beider Synchronmotoren (3) über einen gemeinsamen Umrichter, ins besondere Pulswechselrichter (4).

2. Triebfahrwerk nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Synchronmotoren (3) die Einzelräder (1) direkt antreiben.

3. Triebfahrwerk nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Synchronmotoren (3) die Einzelräder (1) über ein Getriebe (3) antreiben.

4. Triebfahrwerk nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass statt mechanisch entkoppel ten Einzelrädern (1) je zwei Einzelräder (1) hintereinander mechanisch starr gekoppelt sind und über einen gemeinsamen Synchronmotor (3) angetrieben werden, wobei die beiden einem Fahrwerk zugeordneten Synchronmotoren (3) elektrisch paral lelgeschaltet sind und von einem gemeinsamen Umrichter, ins besondere Pulswechselrichter (4), gespeist werden.

5. Triebfahrwerk nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die mechanisch starr gekop pelten Einzelräder (1) über ein Getriebe (5) von dem Syn chronmotor (3) angetrieben werden.

6. Verwendung eines Triebfahrwerks nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere bei Niederflur straßenbahnen.