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Die Erfindung betrifft eine Fahrleitungsanlage, mit wenigstens einer Fahrleitung zur Energieversorgung wenigstens eines Fahrzeugs und mit wenigstens einem umbauten Bereich, in dem eine von einer zu berücksichtigenden Überspannung abhängige Schlagweite zu einem Bauwerk einzuhalten ist.
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Fahrleitungsanlagen der genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden für die Stromversorgung von schienengebundenen Fahrzeugen oder auch nicht schienengebundenen Fahrzeugen, wie E-Trucks oder Elektrobussen, eingesetzt. Die Fahrleitungsanlage kann dabei als Fahrleitung eine Oberleitung, eine Stromschiene, eine dritte Schiene oder ähnliches aufweisen, die fahrzeugseitig jeweils mit einem Stromabnehmer kontaktiert wird. Während der Fahrt des Fahrzeugs besteht ein Schleifkontakt des Stromabnehmers zur Fahrleitung, über den die Energie übertragen wird.
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Umbaute Bereiche der Fahrleitungsanlage sind Bereiche, in denen ein Bauwerk oder ein Teil des Bauwerks in der Nähe der Fahrleitung angeordnet ist und dadurch die Gefahr eines elektrischen Überschlags von der Fahrleitung auf das Bauwerk besteht. Solche Bauwerke können beispielsweise Tunnel, Brücken oder auch Bahnhofsgebäude mit Dächern oder ähnliches sein. Diese Bauwerke führen häufig über die zu elektrifizierende Bahnstrecke oder führen diese durch sich hindurch. Um den elektrischen Überschlag zu den Gebäudeteilen zu verhindern, ist die sogenannte elektrische Schlagweite bzw. ein entsprechender Luft-Isolationsabstand einzuhalten. Die Schlagweite bzw. der entsprechende Luft-Isolationsabstand ist ein Abstand zwischen zwei Leitern - hier der spannungführenden Fahrleitung und dem Bauwerk - bei dessen Unterschreitung bei gegebener Spannung ein Überschlag stattfinden kann. Der für die ausreichende Schlagweite bzw. den entsprechenden Luft-Isolationsabstand nötige Abstand ist in Normen festgeschrieben. Bei einem Unterschreiten der notwendigen Schlagweite kann keine verkehrstechnische Zulassung der elektrifizierten Bahnstrecke und der Fahrleitungsanlage erfolgen. Daher sollten die nötigen Abstände bei der Neukonstruktion einer Fahrleitungsanlage und Bahnstrecke frühzeitig bei der Planung der Fahrleitungsanlage und der Bauwerke berücksichtigt werden. Die Einhaltung der Schlagweite bzw. dieser Mindestabstände kann die Kosten für den Bau von neuen Gebäuden bzw. Bauwerken beträchtlich erhöhen, da beispielsweise Tunnel entsprechend groß gearbeitet und Brücken, Bahnhöfe bzw. insbesondere Bahnhofshallen entsprechend hoch gebaut werden müssen, um die nötige Schlagweite bzw. den entsprechenden Luft-Isolationsabstand einzuhalten.
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Dies ist insbesondere auch beim Umbau von bestehenden Gebäuden bzw. Bauwerken der Fall, wenn ein bestehendes Bahnsystem bzw. eine Bestandsstrecke nachträglich elektrifiziert, also beispielsweise eine Oberleitungsanlage entlang der betreffenden Bestandstrecke nachgerüstet werden soll, die bereits bestehende Gebäude bzw. Bauwerke aufweist. Innerhalb solcher, bereits vorhandener Gebäude bzw. Bauwerke, z.B. Bahnhöfe, Brücken oder Tunnel, sind oftmals keine ausreichenden Luft-Isolationsabstände für die nachträgliche Installation einer Oberleitungsanlage oder einer Deckenstromschiene vorhanden, d.h., in diesen Fällen steht die, von der Norm geforderte notwendige Schlagweite nicht zur Verfügung. Um diese herzustellen, sind üblicherweise entsprechende, umfangreiche Baumaßnahmen, wie beispielsweise Anhebung von Gebäudedecken, Absenkung von Gleisanlagen oder sogar der komplette Abriss und Neubau von Brückenbauwerken erforderlich.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrleitungsanlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der die genormte Schlagweite bzw. der entsprechende Luft-Isolationsabstand in einem umbauten Bereich reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem wenigstens einen umbauten Bereich, zwischen dem umbauten Bereich und der Fahrleitung ein Schichtisolator angeordnet ist, wobei der Schichtisolator aus wenigstens einer Isolationsschicht und einer ersten leitenden Schicht besteht, wobei die erste leitende Schicht in die Isolationsschicht eingebettet ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass zwischen Fahrleitung und Schichtisolator und somit einem umbauten Bereich, beispielsweise unterhalb von Gebäudedecken von Bahnhöfen bzw. Tunneldecken oder Brückenunterseiten ein nur minimaler verbleibender Luft-Isolationsabstand genügt und dennoch elektrische Überschläge zwischen Fahrleitung und umbauten Bereich, die aufgrund der zu berücksichtigenden Überspannung, z.B. 200 oder 250 kV bei einer Nennspannung von beispielsweise 25 kV, zu erwarten wären, sicher verhindert werden. Hier sind selbstverständlich alle möglichen und insbesondere alle üblichen Kombinationen umfasst. Selbst eine, zumindest kurzfristige Berührung des Schichtisolators durch die Fahrleitung, beispielsweise durch die Anhebung der Fahrleitung durch einen Stromabnehmer, wie z.B. einen Pantographen eines Fahrzeugs, insbesondere Schienenfahrzeugs ist ohne Folgen möglich. So genügt bereits ein Abstand von etwa 10mm zwischen umbautem Bereich und Fahrleitung bzw. Fahrdraht, um einen erfindungsgemäßen Schichtisolator an dem umbauten Bereich im Zwischenraum anzubringen, um entsprechende elektrische Überschläge sicher zu verhindern. Dabei umhüllt die Isolationsschicht die erste leitende Schicht, bzw. ist diese in der Isolationsschicht eingebettet. Somit ist die nötige Schlagweite bzw. der entsprechende Luft-Isolationsabstand erfindungsgemäß gegenüber dem in Normen festgeschrieben Werten erfindungsgemäß deutlich reduziert.
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Besonders vorteilhaft wird der Schichtisolator mittels Klebverbindung an dem umbauten Bereich angeordnet, da dies besonders einfach vorzunehmen ist. Selbstverständlich sind auch ohne Beschränkung weitere Verbindungsarten, beispielsweise Schraubverbindungen, oder auch Mischformen denkbar und möglich.
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Durch die Erfindung ist es demzufolge möglich, den Bau bzw. die Installation einer Fahrleitungsanlage beispielsweise mit Oberleitung und von Bauwerken bzw. Gebäuden im umbauten Bereich zu vereinfachen, da der betroffene Bereich für geringere Schlagweiten bzw. Luft-Isolationsabstände auslegbar ist, oder, bei bestehenden umbauten Bereichen den Bau und Betrieb einer Fahrleitungsanlage durch die geringeren Schlagweiten bzw. Luft-Isolationsabstände ohne umfangreiche Baumaßnahmen bzw. überhaupt erst zu ermöglichen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schichtisolator aus drei separaten Schichten derart aufgebaut, dass sich die erste leitende Schicht zwischen zwei Isolationsschichten befindet. Dadurch lässt sich der Schichtisolator besonders einfach und bei Bedarf auch über eine größere Ausdehnung einstückig herstellen.
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Als Isolationsschichten können je nach Anforderung besonders vorteilhaft beispielsweise Isolierplatten für flächige Strukturen, aber auch Isolationsmaterialen, die eine flexible Formgebung ermöglichen, verwendet werden, um beispielsweise die erste leitende Schicht, z.B. metallische Elektroden besonders einfach einzubetten, oder entsprechende baulich vorgegebene Strukturen eines umbauten Bereichs abdecken, verkleiden bzw. umschließen zu können, beispielsweise um Stahlträger durch entsprechende U-förmige Formen formschlüssig umschließen zu können. Als Isoliermaterialien sind beispielsweise Materialien von Vorteil wie sie bei Kabelisolierungen verwendet werden. Um die umbaute Struktur bei Bedarf selbst sichtbar bleiben zu lassen, ist der Einsatz beispielsweise von transparentem Plexiglas möglich. Die beispielhaft genannten Materialien sind jedoch in keiner Weise beschränkend für den Aufbau der Isolationsschichten des Schichtisolators. Als leitende Schicht kann beispielsweise eine Lage Metallfolie, ein Metallgeflecht oder eine andere „metallisierte“ Schicht verwendet werden. So kann der Schichtisolator beispielsweise aus einer Lage Metallfolie aufgebaut bzw. hergestellt werden, die von dem Isolationsmaterial formschlüssig umhüllt wird, oder beispielsweise aus mindestens zwei Lagen Isolationsmaterial und einer Lage Metallfolie, wobei die Metallfolie sich zwischen den zwei Lagen Isolationsmaterial befindet. Es ergibt sich somit ein geschichteter Kondensator, wobei das Verhältnis der Isolationsschichtdicken die Spannung der Metallschicht bestimmt (kapazitiver Spannungsteiler). Dabei ist die Breite des Schichtisolators quer zur Fahrleitung also quer zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs vorteilhaft zumindest so breit, um den Stromabnehmer des Fahrzeugs in dessen Gesamtheit zu überdecken. Die Längsausdehnung des Schichtisolators, also parallel zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, kann sich, je nach Bedarf, über die gesamte Länge des umbauten Bereichs erstrecken.
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In einer weiteren, äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Schichtisolator auf der Seite zur Fahrleitung eine weitere leitende Schicht auf. Damit wird insbesondere bei sehr geringen Abständen zur Fahrleitung eine noch stärkere Homogenisierung des elektrischen Feldes zwischen der Fahrleitung und der ersten leitenden Schicht (senkrechter Verlauf der Feldlinien) erreicht, wodurch lokale Feldüberhöhungen im Isolator vermieden werden. Des Weiteren dient der weitere Leiter als mechanischer Schutz des Schichtisolators, insbesondere für die, zur Fahrleitung hin angeordnete, untere Isolationsschicht, gegenüber einer Berührung durch die Fahrleitung bzw. den Fahrdraht bei Anhebung durch einen Stromabnehmer des Fahrzeugs, insbesondere Schienenfahrzeugs.
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Dabei ist die weitere leitende Schicht besonders vorteilhaft an den Enden in Richtung zur Fahrleitung, weg von dem Schichtisolator gebogen, um den Feldverlauf an den Rändern zu glätten.
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In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste leitende Schicht mit einer Auswerteeinheit verbunden, wobei die Auswerteeinheit zur Überwachung des Schichtisolators und zur Auswertung und/oder Speicherung und/oder Weiterleitung von entsprechenden Daten geeignet ist.
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Die zwischen den Isolationsschichten angeordnete, erste leitende Schicht dient dabei als Messelektrode zur Potential- bzw. Ableitungsstrom-Überwachung mittels der Auswerteeinheit. und somit zur Überwachung des Isolationszustandes des Schichtisolators. Dabei verhindert die Isolationsschicht des Schichtisolators, die sich zwischen umbauten Bereich und erster leitender Schicht befindet, eine unerfasste Ableitung über den umbauten Bereich. Die Isolationsschicht des Schichtisolators, die sich zwischen der ersten leitenden Schicht und der Fahrleitung befindet, ist dabei die Hauptisolation der ersten leitenden Schicht gegenüber der Fahrleitung.
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Dabei werden die (Teil-)Spannungen und/oder Ableitströme der ersten leitenden Schicht von der Auswerteeinheit gemessen und/oder ausgewertet, wodurch der Zustand der Isolationsschichten, insbesondere der Hauptisolation des Schichtisolators überwacht werden kann.
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Besonders vorteilhaft wird der Schichtisolator mittels der Auswerteeinheit permanent überwacht, sodass eine zeitlich lückenlose Zustandsüberwachung des Schichtisolators gewährleistet werden kann. Alle Daten können von der Auswerteeinheit mittels eines integrierten Datenspeichers gespeichert werden und/oder zur Weiterverarbeitung an weitere Einheiten, mit denen die Auswerteeinheit verbunden werden kann, weitergeleitet werden.
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In einer weiteren, äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit insbesondere mit einer Steuereinheit zur Steuerung des elektrischen Bahnbetriebs des wenigstens einen umbauten Bereichs verbunden, wobei die Steuereinheit geeignet ist, den elektrischen Bahnbetrieb des wenigstens einen umbauten Bereichs in Abhängigkeit von Daten der Auswerteeinheit zu steuern.
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In Abhängigkeit der Daten der Auswerteeinheit insbesondere vom detektierten Zustand des Schichtisolators und somit der Isolation kann eine, mit der Auswerteeinheit verbundene entsprechende Steuereinheit auf den elektrischen Bahnbetrieb des umbauten Bereichs des Bauwerks, bzw. des Gebäudes und/oder dessen Wartung Einfluss nehmen. Dadurch ist es möglich, bei sich ankündigendem Isolationsversagen oder Alterung der Isolation gezielt eine entsprechende Wartung bzw. Überprüfung der betreffenden Anlage insbesondere des Schichtisolators vorzunehmen.
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Besonders vorteilhaft ist die Steuereinheit geeignet, in Abhängigkeit der Daten der Auswerteeinheit die Spannungsversorgung des wenigstens einen umbauten Bereichs abzuschalten oder die Erdung des wenigstens einen umbauten Bereichs auszulösen, falls dies zur Sicherheit der betroffenen Anlage erforderlich ist. Im Fall eines kurzfristig zu erwartendem Versagen oder erfolgtem, teilweisem Versagen der Isolation kann dann vorsorglich die Spannungsversorgung des umbauten Bereichs abgeschaltet oder im tatsächlichen Fehlerfall eine Zwangserdung mittels eines entsprechenden Erdungsschalters getriggert werden.
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Auf diese Weise kann langfristig, auch über Jahrzehnte, die Sicherheit von, mit umbauten Bereichen verbundenen Gebäuden bzw. Bauwerken garantiert werden, weil der Zustand der Isolationsschichten insbesondere der Hauptisolation des erfindungsgemäßen Schichtisolators bzw. der Fahranlage überwacht, wahlweise permanent überwacht werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vor und hinter dem umbauten Bereich jeweils wenigstens eine Ableiteinrichtung angeordnet sein, die jeweils mit der Fahrleitung und mit einem Erdpotential verbunden ist. Dadurch können kurzzeitige Spannungsspitzen abgeleitet werden, wird die maximal auftretende Feldstärke im Schichtisolator begrenzt und die zu berücksichtigende Überspannung in dem umbauten Bereich und somit die Schlagweite entsprechend weiter reduziert, wodurch insbesondere die Isolierung, also der Schichtisolator geschützt, dessen Beschädigung verhindert und eine vorzeitige Alterung vermieden wird. Als Ableiteinrichtung ist beispielsweise ein Überspannungsableiter einsetzbar, durch den beispielsweise bei einem Blitzeinschlag in die Fahrleitung die zu berücksichtigende Überspannung reduziert ist. Es können hier jedoch alle möglichen denkbaren Ableiteinrichtungen verwendet werden.
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Je nach Ausdehnung des umbauten Bereichs kann vorteilhaft auch innerhalb des umbauten Bereichs wenigstens eine weitere Ableiteinrichtung angeordnet werden, die einerseits mit der Fahrleitung und andererseits mit einem Erdpotential verbunden ist, um die maximal auftretende Feldstärke im Schichtisolator über die gesamte Ausdehnung des umbauten Bereichs begrenzen zu können und damit den Schichtisolator über dessen gesamte Ausdehnung zu schützen.
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Zusammengefasst ergibt sich aus den erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eine hohe Betriebs- und Anlagensicherheit insbesondere durch eine wahlweise ständige Zustandsüberwachung der Isolation bzw. des Schichtisolators und somit eine erwartete lange Nutzungs- bzw. Lebensdauer der Isolation sowie der erfindungsgemäßen Fahrleitungsanlage.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen und der darin dargestellten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrleitungsanlage mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schichtisolators;
- 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schichtisolators aus 1.
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1 zeigt eine nicht maßstabsgetreue, beispielhafte Ausführungsform einer Fahrleitungsanlage 1, die eine Fahrleitung 2, ein Schienenfahrzeug 3, wobei das Schienenfahrzeug 3 beispielhaft über einen Pantographen als Stromabnehmer die Fahrleitung bzw. den Fahrdraht 2 kontaktiert und während der Fahrt über einen Schleifkontakt mit elektrischer Energie versorgt wird, einen umbauten Bereich 5 mit einem Schichtisolator 10, der über die Verbindung 22 mit einer Auswerteeinheit 20 verbunden ist, eine Ableiteinrichtung 30, die über die Verbindung 32 mit dem Fahrdraht 2 und über die Verbindung 34 mit dem Erdpotential verbunden ist, und weitere Verbindungen 24 und 26 aufweist, wobei die Auswerteeinheit 20 über die elektrische Verbindungsleitung 26 ebenfalls mit dem Erdpotential verbunden ist.
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Durch die Fahrleitungsanlage 1 ist die zugehörige Eisenbahnstrecke elektrifiziert, um sich auf den Gleisen bewegende Fahrzeuge 3 mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Der umbaute Bereich 5 ist der Bereich der Fahrleitungsanlage 1, der von einem Gebäude bzw. einem Bauwerk, wie z.B. einem Bahnhof, einer Brücke oder einem Tunnel überdeckt ist und in dem eine nötige Schlagweite bzw. ein entsprechender Luft-Isolationsabstand zum umbauten Bereich 5 eingehalten werden muss, um Überschläge auf den umbauten Bereich 5 zu verhindern. Die Schlagweite bzw. der entsprechende Luft-Isolationsabstand ist die Entfernung zwischen zwei Leitern, bei deren Unterschreitung bei gegebener Spannung zwischen ihnen ein Überschlag - also eine Funkenentladung - stattfinden kann. Um einen solchen Überschlag zu verhindern, muss die Fahrleitung 2 einen Abstand zum umbauten Bereich 5 aufweisen, der größer oder gleich der Schlagweite bzw. dem entsprechenden Luft-Isolationsabstand ist.
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Der hier skizzierte umbaute Bereich 5 ist beispielsweise die Unterseite einer Gebäudedecke eines Bahnhofs bzw. einer Tunneldecke oder eine Brückenunterseite.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Schichtisolator 10 dargestellt, der beispielsweise mittels Klebverbindung am umbauten Bereich 5, zwischen dem umbauten Bereich 5 und der Fahrleitung 2 angeordnet ist. Der gezeigte Schichtisolator 10 besteht aus drei separaten Schichten, wobei sich die erste leitende Schicht 16 zwischen zwei Isolationsschichten 12, 14 befindet.
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Die zwischen den Isolationsschichten 12, 14 angeordnete, erste leitende Schicht 16 dient dabei als Messelektrode zur Potential- bzw. Ableitungsstrom-Überwachung und somit zur Überwachung des Isolationszustandes des Schichtisolators 10 mittels der Auswerteeinheit 20 und ist mit dieser über die Verbindungsleitung 22 verbunden. Dabei verhindert die Isolationsschicht 12 des Schichtisolators 10, die sich zwischen dem umbauten Bereich 5 und der ersten leitenden Schicht 16 befindet, eine unerfasste Ableitung über den umbauten Bereich 5. Die Isolationsschicht 14 des Schichtisolators 10, die sich zwischen der ersten leitenden Schicht 16 und der Fahrleitung 2 befindet, ist die Hauptisolation der ersten leitenden Schicht 16 gegenüber der Fahrleitung 2. Die Isolationsschichten 12, 14 sind in der 1 beispielhaft als Isolierplatten ausgeführt, zwischen denen sich eine Metallfolie als erste leitende Schicht 16 befindet. Als Isoliermaterialien sind beispielsweise Materialien von Vorteil, wie sie bei Kabelisolierungen verwendet werden. Es ergibt sich somit ein geschichteter Kondensator, wobei das Verhältnis der Isolationsschichtdicken 12, 14 die Spannung der Metallschicht 16 bestimmt (kapazitiver Spannungsteiler). Die Breite des Schichtisolators 10 quer zur Fahrleitung 2, also quer zur Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeugs 3, ist zumindest so breit, um den Stromabnehmer des Schienenfahrzeugs 3 in dessen Gesamtheit zu überdecken und kann wie in 1 gezeigt zur Sicherheit noch auf beiden Seiten darüber hinausragen. Die Längsausdehnung des Schichtisolators 10, also parallel zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, kann sich, je nach Bedarf, über die gesamte Länge des umbauten Bereichs erstrecken (hier nicht dargestellt, was normalerweise den Regelfall darstellt.
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Der in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Schichtisolator 10 ermöglicht, dass ein nur minimaler verbleibender Luft-Isolationsabstand zwischen umbauten Bereich 5 und der Fahrleitung bzw. dem Fahrdraht 2 genügt, um elektrische Überschläge zwischen Fahrleitung 2 und umbautem Bereich 5, die sonst aufgrund der zu berücksichtigenden Überspannung zu erwarten wären, sicher zu verhindern. Selbst eine, lediglich kurzfristige Berührung des Schichtisolators 10 durch die Fahrleitung 2, durch die Anhebung der Fahrleitung 2 durch den gezeigten Pantographen des Schienenfahrzeugs 3 ist ohne Folgen möglich. So genügt bereits ein Abstand von etwa 10mm zwischen umbautem Bereich 5 und Fahrleitung bzw. Fahrdraht 2, um den Schichtisolator 10 am umbauten Bereich 5 im Zwischenraum anzubringen, um entsprechende elektrische Überschläge sicher zu verhindern. Somit ist die nötige Schlagweite bzw. der entsprechende Luft-Isolationsabstand gegenüber den, in Normen fest- bzw. vorgeschriebenen Werten erfindungsgemäß deutlich reduziert.
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Der dargestellte Schichtisolator 10 ist über eine Verbindungsleitung 22 mit einer Auswerteeinheit 20 verbunden, worüber von der Auswerteeinheit 20 zumindest (Teil-) Spannungen und/oder Ableitströme der ersten leitenden Schicht 16 gemessen und ausgewertet werden, die ein Maß für den Zustand der Isolationsschichten 12, 14 insbesondere der Hauptisolation 14 des Schichtisolators 10 sind, der somit überwacht werden kann.
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Die Überwachung des Schichtisolators 10 mittels der Auswerteeinheit 20 kann wahlweise, je nach Anforderung, permanent durchgeführt werden, sodass eine zeitlich lückenlose Zustandsüberwachung des Schichtisolators 10 gewährleistet werden kann. Alle diesbezüglichen Daten können von der Auswerteeinheit 20 mittels eines integrierten Datenspeichers (hier nicht dargestellt) gespeichert werden und/oder zur Weiterverarbeitung an eine Steuereinheit zur Steuerung des elektrischen Bahnbetriebs des umbauten Bereichs 5 (hier ebenfalls nicht dargestellt), mit denen die Auswerteeinheit 20 über die Verbindungsleitung 24 verbunden ist, weitergeleitet werden.
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Die Steuereinheit kann in Abhängigkeit der Daten der Auswerteeinheit 20, die insbesondere den detektierten Zustand des Schichtisolators 10 und somit der Isolation kennzeichnen, den elektrischen Bahnbetrieb des umbauten Bereichs 5 des betreffenden Bauwerks, bzw. Gebäudes steuern, bzw. entsprechende Warnhinweise ausgeben. Dadurch ist es möglich, bei sich ankündigendem Isolationsversagen oder Alterung der Isolation, insbesondere des Schichtisolators 10, gezielt eine entsprechende Wartung bzw. Überprüfung der betreffenden Anlage, insbesondere des Schichtisolators 10, vorzunehmen. Im Fall eines kurzfristig zu erwartendem Versagen oder erfolgtem, teilweisem Versagen der Isolation kann die Steuereinheit ggf. automatisch die Spannungsversorgung des Bauwerks bzw. des Gebäudes des umbauten Bereichs 5 abschalten oder im tatsächlichen Fehlerfall ebenfalls ggf. automatisch eine Zwangserdung mittels eines entsprechenden Erdungsschalters triggern, um so die Sicherheit des betreffenden Gebäudes bzw. Bauwerks zu gewährleisten.
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Die Fahrleitungsanlage 1 weist darüber hinaus vor und hinter dem umbauten Bereich 5 zusätzlich jeweils eine Ableiteinrichtung 30 auf, die jeweils über eine elektrische Verbindungsleitung 32 mit der Fahrleitung 2 und über eine weitere elektrische Verbindungsleitung 34 mit dem Erdpotential verbunden sind. Je nach Ausdehnung des umbauten Bereichs 5 können auch innerhalb des umbauten Bereichs 5 weitere Ableiteinrichtungen angeordnet werden. Der Übersicht halber ist in 1 stellvertretend nur eine Ableiteinrichtung 30 dargestellt. Das Erdpotential kann über eine beliebige Erdungsanlage hergestellt werden.
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Die Ableiteinrichtung 30 ist beispielsweise ein Überspannungsableiter, der eine in der Fahrleitung 2 auftretende Überspannung bis zu seiner Restspannung ableitet. Eine in der Fahrleitung 2 auftretende Überspannung, beispielsweise durch einen Blitzeinschlag, wird über die Verbindungsleitung 32 in die Ableiteinrichtung 30 geführt, und über diese und die Erdungsleitung 34 abgeleitet. Dadurch reduziert sich die, im umbauten Bereich 5 mögliche, zu berücksichtigende Überspannung weiter auf die Restspannung der Ableiteinrichtung 30.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemä-ßen Schichtisolators 10 aus 1 mit nur einer Isolationsschicht, in der die erste leitende Schicht 16 eingebettet ist, bzw. von der Isolationsschicht umhüllt wird. Dabei übernimmt der obere Teil 12 der einzigen Isolationsschicht die Aufgaben der Isolationsschicht 12 aus der 1 und der untere Teil 14 der Isolationsschicht die Aufgaben der Isolationsschicht 14 aus der 1. Auch in dieser Ausführungsform ist die erste leitende Schicht 16 mittels der Verbindungsleitung 22 mit einer Auswerteeinheit analog zur 1 verbunden.
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Außerdem weist der in der 2 dargestellte Schichtisolator 10 auf der Seite zur Fahrleitung 2 eine weitere leitende Schicht 18 auf. Damit wird insbesondere bei sehr geringen Abständen zur Fahrleitung 2 eine noch stärkere Homogenisierung des elektrischen Feldes zwischen der Fahrleitung 2 und der ersten leitenden Schicht 16 (senkrechter Verlauf der Feldlinien) erreicht, wodurch lokale Feldüberhöhungen in der Isolationsschicht vermieden werden. Des Weiteren dient der weitere Leiter 18 als mechanischer Schutz der Isolationsschicht des Schichtisolators 10, insbesondere für die, zur Fahrleitung 2 hin angeordnete, untere Teil 14 der einzigen Isolationsschicht, gegenüber einer Berührung durch die Fahrleitung bzw. den Fahrdraht 2 bei Anhebung durch den Stromabnehmer des Schienenfahrzeugs 3. Um das elektrische Feld an den Rändern zu glätten, kann die weitere leitende Schicht 18 an den Enden in Richtung zur Fahrleitung 2, weg von dem Schichtisolator 10 gebogen sein. Es ist jedoch auch möglich, die weitere leitende Schicht 18 plan, d.h. ohne die dargestellte Krümmung, an dem Schichtisolator 10 anzuordnen. Die weitere leitende Schicht 18 kann mit allen Ausprägungen ohne Einschränkung gleichermaßen an die Ausführung des Schichtisolators 10 aus der 1 angebracht werden, so dass in diesem Fall ein Schichtisolator 10 aus vier Schichten entsteht. Die weitere leitende Schicht 18 ist beispielweise eine Metallplatte mit mechanischer Schutzwirkung.
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Durch die erfindungsgemäße Fahrleitungsanlage 1 im umbauten Bereich 5 kann der Abstand zum umbauten Bereich 5 gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden, was die Baukosten von entsprechenden Gebäuden bzw. Bauwerken reduziert oder die Installation der Fahrleitungsanlage 1 bei bereits bestehenden Gebäuden bzw. Bauwerken überhaupt erst ermöglicht bzw. vereinfacht und deren Umbaukosten ebenfalls reduziert.
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Zusammengefasst weist die Fahrleitungsanlage 1 wenigstens eine Fahrleitung 2 zur Energieversorgung wenigstens eines Fahrzeugs 3, mit wenigstens einem umbauten Bereich 5, in dem eine von einer maximal zu erwartenden Spannung abhängige Schlagweite zu einem Bauwerk einzuhalten ist, auf, wobei an dem wenigstens einen umbauten Bereich 5, zwischen dem umbauten Bereich 5 und der Fahrleitung 2 ein Schichtisolator 10 angeordnet ist, bei dem eine erste leitende Schicht 16 in eine Isolationsschicht 12, 14 eingebettet oder zwischen zwei separaten Isolationsschichten 12, 14 angeordnet ist. Die zwischen der, bzw. den Isolationsschichten 12, 14 angeordnete, erste leitende Schicht 16 dient dabei als Messelektrode zur Potential- bzw. Ableitungsstrom-Überwachung und somit zur Überwachung des Isolationszustandes des Schichtisolators 10 und ist deshalb mit einer Auswerteeinheit 20 verbunden. Der Zustand des erfindungsgemäßen Schichtisolators 10 kann somit wahlweise permanent überwacht werden.