Für die Qualität der Stromabnahme bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen ist die Kontaktkraft zwischen dem Fahrdraht und dem Stromabnehmer eine wesentliche Größe.

Die Kontaktkraft wird mittels Messsystemen bestimmt. Ein solches Messsystem besteht beispielsweise aus Messaufnehmer, Messverstärker, Obertragungseinheit und Verarbeitungseinheit. Weiterhin ist für das Messsystem eine Stromversorgung erforderlich.

Bekannt für derartige Anwendungsfälle sind Stromversorgungen mittels Akkumulatoren. Nachteilig dabei ist jedoch eine begrenzte speicherbare Energiemenge.

Während des Ladens der Akkumulatoren ist ein Abschalten und Erden des Fahrdrahtes erforderlich. Dies bedeutet einen hohen Arbeits-und Kostenaufwand.

Weiterhin ist bekannt, Solarzellen mit Akkumulatoren zu kombinieren und als Stromversorgung einzusetzen.

Nachteilig ist auch hierbei eine nur geringe speicherbare Energiemenge der Akkumulatoren sowie eine geringe verfügbare Leistung der Solarzellen, da die zur Verfügung stehende Fläche begrenzt ist. Außerdem steht die für die Solarzellen erforderliche Lichtmenge nicht kontinuierlich zur Verfügung.

Des weiteren werden bisher hochspannungsfeste Spannungsübertrager eingesetzt. Die Spannungsversorgung erfolgt dabei über die Fahrdrahtspannung. Diese Lösung ist teuer und an die Verfügbarkeit der Fahrdrahtspannung gebunden.

Auch andere Anwendung benötigen eine potentialgetrennte Spannungsversorgung. Beispielsweise wird in DE 44 09 483 Cl ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle von Fahrdrähten beschrieben, die einen Hochfrequenz-Generator beinhalten. Die Spannungsversorgung des Hochfrequenzgenerators erfolgt mittels Akkumulatoren, ebenso wie die Spannungsversorgung des Mess-und Übertragungssystems. Nachteilig dabei ist, wie oben bereits dargestellt, eine begrenzte speicherbare Energiemenge, verbunden mit dem erforderlichen Abschalten und Erden des Fahrdrahtes während des Ladens der Akkumulatoren, was zu hohem Arbeits-und Kostenaufwand führt.

In der DE 295 02 102 U1 wird eine Messeinrichtung zur Beschreibung der Oberleitungslage offenbart. Die potentialgetrennte Spannungsversorgung der Oberleitungs- Messeinrichtung erfolgt mit Hilfe von optischen Generatoren, insbesondere Solarzellen, die wahlweise mit Tages-oder Kunstlicht betrieben werden. Auch hier treten die oben beschriebenen Nachteile einer gering verfügbaren Leistung der Solarzellen auf, da die zur Verfügung stehende Fläche begrenzt ist und die für die Solarzellen erforderliche Lichtmenge nicht kontinuierlich zur Verfügung steht.

Aufgabe der Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung vorzuschlagen, bei der eine vereinfachte und ausreichend verfügbare Energieversorgung erreicht werden kann. Dabei soll ein geringer Arbeits- und Kostenaufwand erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Energieversorgung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Energieversorgung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt die Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern in Fahrzeugen indem eine Druckluftversorgung mittels eines Druckluftschlauches einen Luftmotor betreibt. Der Luftmotor wandelt die Strömungsenergie in Rotationsenergie um und treibt einen Generator an. Der Generator wandelt die Rotationsenergie in elektrische Energie um und betreibt die elektrischen Verbrauchern und/oder lädt Akkumulatoren auf.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Druckluftversorgung, beispielsweise eine Hauptluftbehälterleitung auf, die mittels eines Druckluftschlauches an den Luftmotor angeschlossen ist.

Die Druckluft treibt den Luftmotor an, welcher die Strömungsenergie in Rotationsenergie umwandelt. Eine Welle des Luftmotors ist mittels Mitteln zur Kraftübertragung mit einer Welle des Generator verbunden und treibt diesen an. Der Generator wandelt die mechanische Energie in elektrische Energie um. Der Generator ist mit den elektrischen Verbrauchern und/oder mit Akkumulatoren verbunden.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine Vergrößerung der am Stromabnehmer zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung erreicht. Die Verfügbarkeit der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung wird wesentlich erhöht.

Dabei kann ein im Schienenfahrzeug im Fahrbetrieb ständig und mit ausreichendem energetischen Potential verfügbares Medium verwendet werden.

Vorzugsweise lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung dort einsetzen, wo die Verbraucher elektrisch leitend mit dem Stromabnehmer verbunden sind, der sich gegenüber dem Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug und dessen übrige elektrische Ausrüstung auf Hochspannungspotential befindet.

In einer Ausführungsform sind Luftmotor, Generator und elektrische Verbraucher und/oder Akkumulatoren auf einem Stromabnehmerrahmen angeordnet. Dabei ist der Druckluftschlauch wenigstens an einer Übergangsstelle zum Stromabnehmerrahmen hochspannungsfest ausgebildet.

In einer weiteren Ausführung enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich Mittel zur Begrenzung der Ausgangsspannung des Generators. Beispiele hierfür sind Regler am Ausgang des Generators, Fliehkraftregler am Luftmotor oder Mittel zur Steuerung der Druckluftzufuhr, insbesondere Magnetventil (e).

Der Luftmotor kann Teil eines Drehzahlregelkreises sein, so dass der Druckluftverbrauch reduziert wird.

Luftmotor und Generator können weiterhin als eine Einheit in einem Gehäuse untergebracht sein.

Die Erfindung wird anhand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels nachfolgend näher erläutert. Es zeigt schematisch und nicht maßstäblich ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Energieversorgung in einem elektrisch betriebenen Schienenfahrzeug.

Die Energiezuführung zum Schienenfahrzeug erfolgt mittels Fahrdraht und Bahnstromabnehmer. Auf dem Dach oder im Dach des Schienenfahrzeugs ist auf einer gegenüber dem Fahrzeug, insbesondere dem übrigen Wagenkörper elektrisch isolierten Plattform ein Stromabnehmerrahmen 4 angeordnet. Zwischen dem Stromabnehmerrahmen 4 und Fahrzeug bzw. Fahrzeuginnenraum ist ein Druckluftschlauch 1 verlegt und an eine Druckluftversorgung 2 ausreichender Leistung angeschlossen. Die Druckluftversorgung 2 ist beispielsweise eine Hauptluftbehälterleitung, wie sie in Schienenfahrzeugen üblicherweise vorhanden ist. Der Druckluftschlauch 1 ist wenigstens an einer Übergangsstelle 3 zum Stromabnehmerrahmen 4 hochspannungsfest ausgebildet, z. B. ähnlich einem Druckluftversorgungsschlauch für einen Stromabnehmerbalg.

Auf dem Stromabnehmerrahmen 4 befindet sich ein Luftmotor 5, dessen Welle 6 durch die zugeführte Luft rotiert. Die Welle ist in geeigneter Weise, z. B. mittels Riemengetriebe mit der Welle eines Generators 7 verbunden, so dass der Generator 7 durch den Luftmotor 5 angetrieben wird. Der Generator 7 wandelt die Rotationsenergie in elektrische Energie um. Ein Regler 8 begrenzt die Ausgangsspannung des Generators 7. Die vom Generator 7 erzeugte elektrische Energie kann den Verbrauchern direkt zugeführt oder zum Laden von Pufferakkumulatoren 9 verwendet werden.

Der Durchmesser der Luftzuführung zum Luftmotor 5 ist nach dem Verbrauch des Luftmotors 5 bei maximaler Leistung dimensioniert. Die maximale Leistung wird durch die zur Verfügung stehende Luftmenge pro Zeiteinheit begrenzt.

Der Aufbau kann durch zusätzliche Einrichtungen erweitert werden. Vorzugsweise befinden sich diese zusätzlichen Einrichtungen ebenfalls auf dem Stromabnehmerrahmen 4 oder zumindest auf der gegenüber dem Fahrzeug, insbesondere dem übrigen Wagenkörper elektrisch isolierten Plattform. Die Betriebszeit des Luftmotors 5 kann reduziert werden, wenn durch eine Einrichtung 10 gezielt ein in der Druckluftzufuhr eingebautes Magnetventil 11 angesteuert wird, so dass die Akkumulatoren 9 nur dann geladen werden, wenn deren Ausgangsspannung unter einen bestimmten Wert sinkt.

Außerdem ist ein Drehzahlregelkreis für den Luftmotor 5 möglich, womit der Luftverbrauch reduziert werden kann.

Luftmotor 5 und Generator 7 können als eine Einheit in einem Gehäuse untergebracht sein und in ihrer Dimensionierung der benötigten Energiemenge angepasst werden.