VORRICHTUNG UND VERFAHREN UM EIN SCHIENENFAHRZEUG IN EINE HALTESTELLE ZU LADEN UND DANN OHNE OBERLEITUNG ZU BETREIBEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung umfassend eine Ober ^¬ leitung im Bereich einer Haltestelle und wenigstens ein

Schienenfahrzeug mit einem Stromabnehmer zur Kontaktierung der Oberleitung, wobei die Oberleitung ein Mittelteil mit einer begrenzten, vorgegebenen Länge und daran anschließend auf wenigstens einer Seite einen ersten Endabschnitt auf ^¬ weist, wobei der Mittelteil eine im Wesentlichen konstante, vorgegebene Höhe über der Schiene aufweist und der erste End ^¬ abschnitt eine vom Mittelteil ausgehend zunehmende Höhe über der Schiene aufweist und ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung .

In einem Artikel der Zeitschrift „Stadtverkehr", 60. Jahrgang, Ausgabe 06/2015 wird auf den Seiten 20-22 die Straßen- bahn Avenio QEC der Siemens AG beschrieben. Diese umfasst zwei kleine Stromabnehmer zur Kontaktierung einer beidseitig gerampten Dachstromschiene, welche im Bereich von Haltestel ^¬ len angeordnet ist. Die Straßenbahn weist ein Energiespei ^¬ chersystem zum oberleitungslosen Fahren auf, mit welchem sie zwischen den Haltestellen angetrieben wird. In den Haltestellen wird das Energiespeichersystem mittels Deckenstromschiene und Stromabnehmer geladen.

Der fahrdrahtlose Betrieb von Straßenbahnen mittels fahrzeug- interner Energiespeicher bedeutet für konventionelle Einholm- Dachstromabnehmer eine sehr große Belastung durch sehr häufige Hebe-/Senkzyklen . Dabei muss der Stromabnehmer vor fahrdrahtlosen Abschnitten abgesenkt und vor der Haltestelle zum Laden der Energiespeicher wieder angehoben werden. So wären bei Betrieb einer üblichen Strecke beispielsweise ca. 750

Hebe-/Senkzyklen pro Tag erforderlich. Herkömmliche Straßenbahnen im Oberleitungsbetrieb kommen dagegen mit ca. 5 bis 10 Zyklen aus . Die bislang eingesetzten elektrischen Hebe-/Senkantriebe der Stromabnehmer sind für ca. 75.000 bis 150.000 Zyklen ausge ^¬ legt, was eine entsprechend kurze Lebensdauer von nur 100 bis 200 Tagen bedeuten könnte. Standfeste elektrische Antriebe sind dagegen sehr kostenintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Lösung zum fahrdrahtlosen Betrieb eines Schie- nenfahrzeugs vorzuschlagen, bei welchem fahrzeuginterne Ener ^¬ giespeicher über eine Oberleitung an den Haltestellen geladen und zwischen den Haltestellen oberleitungsfrei Betrieb des Schienenfahrzeugs erfolgt. Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängi ^¬ gen Patentansprüche 1 und 11. Weiterbildungen und Ausgestal ^¬ tungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst wenigstens eine

Oberleitung im Bereich einer Haltestelle und wenigstens ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einem Stromabnehmer zur Kon- taktierung der Oberleitung. Die Oberleitung ist ortsfest angeordnet und weist eine begrenzte Länge auf. Sie umfasst einen Mittelteil einer vorgegebenen Länge und einer im Wesentlichen konstanten, vorgegebenen Höhe über der Schiene und daran anschließend auf wenigstens einer Seite einen ersten Endabschnitt mit einer vom Mittelteil ausgehend zunehmenden Höhe über der Schiene.

Erfindungsgemäß ist der angehobene Stromabnehmer des Schie ^¬ nenfahrzeug so ausgebildet und auf die Oberleitung abge ^¬ stimmt, dass Schleifleisten des Stromabnehmers bei der Ein ^¬ fahrt des Schienenfahrzeug in die Haltestelle eine Höhe über der Schiene aufweisen, die mindestens so groß ist, wie die im Wesentlichen konstante Höhe des Mittelteils der Oberleitung und höchstens so groß ist, wie die größte Höhe des angehobe ^¬ nen ersten Endabschnitts der Oberleitung über der Schiene. Der Stromabnehmer dient zur Übertragung von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Fahrzeug und tritt dafür in Kontakt mit dem Fahrdraht. Üblicherweise weist er so ge ^¬ nannte Schleifleisten auf, die eine galvanische Verbindung mit der Oberleitung herstellen.

Bei dem Schienenfahrzeug handelt es sich um ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug, insbe ^¬ sondere ein Fahrzeug des öffentlichen Personenverkehrs, wie beispielsweise eine Straßenbahn. Die Oberleitung ist Teil eines Streckennetzes. Sie ist im Bereich einer Haltestelle an zumindest einer vorgegebenen Stelle im Streckennetz zur Versorgung des Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie zum Antrieb des Schienenfahrzeugs angeordnet. Sie weist eine be- grenzte Länge zwischen zwei Enden auf. Das Streckennetz ist in unmittelbarer Umgebung der zumindest einen Oberleitung frei von weiteren Oberleitungen im Weiteren Verlauf des Streckennetzes . Zwischen den zwei Enden der Oberleitung umfasst die Oberleitung den Mittelteil und wenigstens einen ersten Endabschnitt, welcher sich unmittelbar an den Mittelteil anschließt. Der Mittelteil weist eine vorgegebene Länge auf, welche insbeson ^¬ dere geeignet ist, die elektrische Energie zur Beschleunigung des Fahrzeugs auf eine vorgegebene Geschwindigkeit bereitzu ^¬ stellen. Der Mittelteil ist so ausgebildet, dass er einen im Wesentlichen konstanten Abstand zur Schiene aufweist, insbe ^¬ sondere über die gesamte Länge des Mittelteils. Das Schienenfahrzeug bewegt sich entlang der Schiene, bei ^¬ spielsweise eine Standard-Profilschiene mit Schienenkopf oder eine üblicherweise gebräuchliche Eisenbahnschiene, und rollt auf ihrer Lauffläche, insbesondere des Schienenkopfs, ab. Die Höhe der Oberleitung über der Schiene bemisst sich somit zwi- sehen der Lauffläche der Schiene und der ihr zugewandten

Seite der Oberleitung. Gleichermaßen bemisst dich der Abstand der Schleifleiste des Stromabnehmers zur Schiene zwischen der der Oberleitung zugewandten Seite der Schleifleiste und der Lauffläche der Schiene. Als alternative Bezeichnung der Höhe über der Schiene könnte auch die Höhe über Grund verwendet werden, wobei die Grundfläche ist, auf der sich das Fahrzeug bewegt .

Der Endabschnitt weist insbesondere einen vom Mittelteil der Oberleitung wegweisend ansteigenden Verlauf auf. Der Abstand des Endabschnitts der Oberleitung zur Lauffläche der Schiene nimmt also vom Mittelteil bis zum gegenüberliegenden Ende des Endabschnitts zu. Insbesondere beschreibt der Abstand des

Endabschnitts der Oberleitung zur Lauffläche der Schiene eine monotone, insbesondere streng monotone Funktion. Der Endab ^¬ schnitt ist somit kontinuierlich, ohne Sprünge oder Lücken. Weitergebildet ist der Verlauf des Endabschnitts stetig. Vom Mittelteil wegweisend steigt der Endabschnitt der Oberleitung an und weist im Vergleich zu diesem einen vergrößerten Abstand zur Schiene auf.

Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der erste Endabschnitt im Wesentlichen geradlinig mit einem Winkel von höchstens 5°, insbesondere von höchstens 3° zum Mittelteil der Oberleitung verläuft. Er bil ^¬ det daher eine Rampe. Die Schiene und der Mittelteil der Oberleitung verlaufen im Übrigen näherungsweise parallel zu- einander. Gleichermaßen beträgt der Winkel des ersten Endabschnitts zum Mittelteil weitergebildet mindestens 1°, insbe ^¬ sondere mindestens 2°.

Maßgeblich ist, dass der Aufprall des Stromabnehmers auf der Oberleitung sowohl vom Stromabnehmer als auch von der Oberleitung ausgehalten wird. Neben dem Winkel des ersten Endabschnitts wird die Aufprallkraft bestimmt durch die Geschwin ^¬ digkeit des Fahrzeugs. Die größte Höhe über der Schiene weist der im Wesentlichen geradlinig verlaufende, angehobene erste Endabschnitt der Oberleitung dann an seinem dem Mittelteil der Oberleitung abgewandten Ende auf. Sie ist so bemessen, dass unter Beachtung der gesamten Toleranzkette die Stromabnehmerschleifleiste immer in diesem Bereich auftrifft. Es ergeben sich maximale und minimale Höhendifferenzen zwischen dem dem Mittelteil abgewandten Ende des ersten Endabschnitts und dem Mittelteil gegenüber der Schiene.

Weitergebildet sind der Winkel und die Länge des ersten End ^¬ abschnitts der Oberleitung so ausgewählt, dass die Differenz zwischen der größten Höhe des ersten Endabschnitts über der Schiene und der Höhe des Mittelsteils über Schiene mindestens 50 mm, insbesondere mindestens 100 mm beträgt, höchstens je ^¬ doch 500 mm, insbesondere höchstens 250 mm beträgt. Die Länge des ersten Endabschnitts ergibt sich aus dem Winkel und der Höhendifferenz .

Weitergebildet weist die Oberleitung im Übergang zwischen dem erstem Endabschnitt und dem Mittelteil der Oberleitung einen Radius auf, welcher größer 1000 mm, insbesondere größer 5000 mm ist. Somit ist ein sanfter Übergang des Stromabnehmers vom ersten Endabschnitt auf den Mittelteil der Oberleitung ge ^¬ währleistet .

Alternativ ist der erste Endabschnitt beispielsweise kufen- förmig ausgebildet. Er ist dann mit einer vorgegebenen Krüm- mung aufwärts gebogen. Der Übergang zum Mittelteil verläuft wiederum vorteilhaft kontinuierlich. So gleitet der Stromab ^¬ nehmer frei von Schlägen auf dem ersten Endabschnitt und vom ersten Endabschnitt auf den Mittelteil. Weitere Bauarten sind denkbar. Wichtig ist, dass der gegen ^¬ über dem Mittelteil angehobene erste Endabschnitt den Unter ^¬ schied in den Höhen zwischen dem Mittelteil und dem ersten Endabschnitt gegenüber der Schiene, insbesondere gleichmäßig, verringert und die Höhe der Oberleitung an die Höhe des Mit- telteils angleicht.

Ein Vorteil ist, dass sich der Stromabnehmer des Schienenfahrzeugs in angehobenem Zustand leicht in die Oberleitung einfädeln kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Stromabnehmer einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist . Gemäß einer Weiterbildung ist der Stromabnehmer als Einholmstromabnehmer ausgeführt, wobei ein Oberarm des Stromabnehmers mittels eines Gelenks unmittelbar an einem Grundrahmen des Stromabnehmers drehbeweglich gelagert ist. Der Stromab ^¬ nehmer ist somit frei von einem Unterarm und von einem Knie- gelenk zwischen dem Oberarm und dem Unterarm. Der Stromabnehmer, insbesondere sein Grundrahmen, ist zur Kontaktierung der ortsfesten Oberleitung insbesondere auf einem Dach des Schienenfahrzeugs angeordnet. Neben dem Oberarm umfasst der Stromabnehmer eine Wippe zur

Aufnahme der Schleifleisten, welche Wippe an dem Oberarm befestigt und insbesondere drehbar gelagert ist. Der Oberarm ist seinerseits mittels eines Gelenks unmittelbar an dem Grundrahmen des Stromabnehmers gelagert, so dass die Einstel- lung der Höhe der Schleifleisten über dem Grundrahmen und damit über dem Dach des Schienenfahrzeugs ausschließlich über die Einstellung des Winkels des Oberarms zum Grundrahmen, respektive zum Dach des Fahrzeugs und damit letztendlich zur Schiene, erfolgt. Zum Heben und Senken des Oberarms um das Gelenk zum Grundrahmen umfasst der Stromabnehmer zusätzlich noch einen geeigneten Antrieb, beispielsweise einen elektro ^¬ motorischen oder einen pneumatischen Antrieb.

Erfindungsgemäß ist das Heben und Senken des Stromabnehmers im Regelbetrieb nicht erforderlich, sondern lediglich für außerbetriebliche Vorgänge, z.B. wenn das Fahrzeug in einem Depot abgestellt wird. Ebenso kann eine Notbetätigung z.B. über eine Handkurbel vorgesehen sein. Einfach aufgebaute Stromabnehmer, beispielsweise Lyra-Stromabnehmer, sind aus dem Stand der Technik bekannt, z.B. auch als Hilfsstromabnehmer aus dem Bereich der U-Bahnen bekannt, um die U-Bahn bei Wartungsarbeiten in einem Depot mit elekt- rischer Energie zu versorgen. Sie sind nicht für häufige Hebe-/Senkzyklen ausgelegt. Durch die Ausgestaltung der Oberleitung im Bereich der Haltestelle kann der Stromabnehmer erfindungsgemäß während der Fahrt jedoch in angehobenem Zustand verweilen.

Die Oberleitung ist weitergebildet als feste Stromschiene ausgebildet. Zumindest der Mittelteil und der erste Endab ^¬ schnitt der Oberleitung, gegebenenfalls auch der zweite End- abschnitt und insbesondere die Oberleitung über ihre gesamte Länge, sind als feste Stromschienen ausgebildet. Eine Strom ^¬ schiene, die wie ein Oberleitungsfahrdraht über dem Schienen ^¬ fahrzeug angeordnet ist, wird auch als Deckenstromschiene be ^¬ zeichnet .

Es könnten auch nur die Endabschnitte der Oberleitung als feste Stromschienen ausgeführt sein und der Mittelteil der Oberleitung ist als Fahrdraht realisiert. Auch die Ausbildung der gesamten Oberleitung als Fahrdraht ist denkbar.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Oberleitung einen zweiten Endabschnitt mit einer vom Mittelteil ausgehend zunehmenden Höhe über der Schiene auf, welcher sich an die dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden Seite des Mittel- teils anschließt.

Der zweite Endabschnitt ist dabei insbesondere baugleich zum ersten Endabschnitt ausgebildet, die Oberleitung somit sym ^¬ metrisch. Bildet der erste Endabschnitt eine Rampe, so ist auch die Oberleitung im Bereich des zweiten Endabschnitts angerampt. Fährt das Fahrzeug in die Haltestelle ein dient der erste Endabschnitt als Einfahrrampe, der zweite Endab ^¬ schnitt analog als Ausfahrrampe. So wird der Stromabnehmer wieder einfach von der Oberleitung getrennt.

Der symmetrische Aufbau der Oberleitung scheint jedoch nur beim Betrieb in beiden Richtungen zwingend erforderlich, also wenn ein Fahrzeug von beiden Seiten in die Haltestelle einfahren kann.

Eine weitere Weiterbildung ist darin zu sehen, dass die Ober- leitung zumindest einen weiteren, dritten Endabschnitt aufweist, der sich an den ersten Endabschnitt anschließt - an den dem Mittelteil abgewandten Ende des ersten Endabschnitts - und eine vom Mittelteil ausgehend zunehmende Höhe über der Schiene aufweist. Gleichermaßen kann auch ein zum dritten Endabschnitt baugleich ausgeführter, vierter Endabschnitt vorgesehen sein, der sich an den zweiten Endabschnitt anschließt .

Der dritte und/oder der vierte Endabschnitt weist insbeson- dere einen Winkel größer Null zum ersten und/oder zweiten

Endabschnitt und somit einen größeren Winkel zum Mittelteil auf als der erste und/oder zweite Endabschnitt. Er kann hin ^¬ gegen kürzer ausgeführt sein. Auch hier kann ein Radius im Übergang zwischen dem erstem und/oder dem zweiten Endab- schnitt und dem dritten und/oder vierten Endabschnitt der

Oberleitung vorgesehen sein. Der dritte und/oder der vierte Endabschnitt stehen für den Notfall zur Verfügung, um ein Einfädeln des Stromabnehmers in einem Bereich über der Oberleitung in jedem Fall zu verhindern.

Um sicherzustellen, dass die Schleifleisten des angehobenen Stromabnehmers bei der Einfahrt des Schienenfahrzeugs in die Haltestelle eine Höhe über der Schiene aufweisen, die mindes ^¬ tens so groß ist, wie die im Wesentlichen konstante Höhe des Mittelteils der Oberleitung und höchstens so groß ist, wie die größte Höhe des angehobenen ersten Endabschnitts der Oberleitung über der Schiene, und somit auf den ersten Endabschnitt der Oberleitung treffen, sind weitergebildet die To ^¬ leranzen zur Höhe eines Dachs des Schienenfahrzeugs über der Schiene, auf welchem der Stromabnehmer angeordnet ist, zur

Höhe des angehobenen Stromabnehmers über dem Dach des Schie ^¬ nenfahrzeugs und zur Höhe des Mittelteils der Oberleitung über der Schiene so bemessen, dass die Schleifleisten des an- gehobenen Stromabnehmers bei der Einfahrt des Schienenfahr ^¬ zeugs in die Haltestelle eine Höhe über der Schiene aufwei ^¬ sen, die mindestens so groß ist, wie die im Wesentlichen kon ^¬ stante Höhe des Mittelteils der Oberleitung und höchstens so groß ist, wie die größte Höhe des angehobenen ersten Endab ^¬ schnitts der Oberleitung über der Schiene. Die Summe der ge ^¬ nannten Toleranzen ergibt eine Gesamttoleranz. Diese ist kleiner oder gleich der Differenz aus der größten Höhe des angehobenen ersten Endabschnitts der Oberleitung über der Schiene und der Höhe des Mittelteils der Oberleitung über der Schiene .

Beim Bau der Haltestelle könnte gegebenenfalls noch eine wei ^¬ tere Toleranz zu berücksichtigen sein, nämlich die der Höhe der Schiene über einer Grundfläche, auf welcher die Oberlei ^¬ tung befestigt ist. Die Haltestelle, inklusive der Oberlei ^¬ tung, wie auch die Schienen werden auf einer Grundfläche - dem Boden - befestigt und danach ausgerichtet. Somit ist die Höhe der Oberleitung über der Schiene abhängig von der Tole- ranz ihrer Befestigung auf der Grundfläche, als auch von der Toleranz der Höhe der Schiene über der Grundfläche. Weiterge ^¬ bildet sind somit die Toleranzen einer Höhe der Schiene über einer Grundfläche, auf welcher die Schienen befestigt sind, die Toleranzen einer Höhe des Mittelteils der Oberleitung über der Grundfläche, auf welcher die Oberleitung befestigt ist, die Toleranzen einer Höhe eines Dachs des Schienenfahrzeugs, auf welchem der Stromabnehmer angeordnet ist, über der Schiene, und die Toleranzen einer Höhe des angehobenen Stromabnehmers über dem Dach des Schienenfahrzeugs so bemessen, dass die Schleifleisten des angehobenen Stromabnehmers bei der Einfahrt des Schienenfahrzeugs in die Haltestelle eine Höhe über der Schiene aufweisen, die mindestens so groß ist, wie die im Wesentlichen konstante Höhe des Mittelteils der Oberleitung und höchstens so groß ist, wie die größte Höhe des angehobenen ersten Endabschnitts der Oberleitung über der Schiene . Der Stromabnehmer kann, wie oben beschrieben, mechanisch einfach aufgebaut sein. Weitergebildet weisen seine Schleifleis ^¬ ten eine maximale Höhendifferenz zwischen und angehobenem Zustand von 1000 mm, insbesondere von 500 mm auf. Beispiels- weise weist er eine Höhe über einem Grundrahmen in angehobe ^¬ nem Zustand von höchstens 1500 mm, insbesondere von höchstens 750 mm auf.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Schienenfahrzeug zwei Stromabnehmer auf, einen ersten im Bereich eines Fahrzeugkopfs an einem ersten Ende des Schienenfahrzeugs und einen zweiten im Bereich eines Fahrzeugkopfs an einem dem ersten gegenüberliegenden zweiten Ende des Schienenfahrzeugs. Beide Stromabnehmer sind insbe ^¬ sondere identisch ausgebildet und am Schienenfahrzeug ange ^¬ ordnet, so dass das Schienenfahrzeug, bezogen auf die Strom ^¬ abnehmer, symmetrisch ausgestaltet ist. Beide Stromabnehmer sind weitergebildet gleichzeitig angehoben. Die Länge des Mittelteils der Oberleitung ist dabei größer als der Abstand des ersten und zweiten Stromabnehmers, insbesondere deren Schleifleisten, zueinander. Somit können beide Stromabnehmer den Mittelteil der Oberleitung gleichzeitig kontaktieren. Dies geschieht insbesondere beim Halt in der Haltestelle, währenddessen die Energiespeicher des Fahrzeugs geladen werden .

Der Mittelteil weist eine vorgegebene Länge auf. Die Länge des ersten und/oder der weiteren Endabschnitte ist dazu vergleichsweise kurz. Die Länge des Mittelteils ist insbesondere in Abhängigkeit des Abstands mehrerer Stromabnehmer auf dem Fahrzeug so bemessen, dass wenigstens zwei, insbesondere sämtliche, Stromabnehmer auf dem Fahrzeug gleichzeitig in Kontakte mit dem Mittelteil der Oberleitung sein können. Sie ist also etwas länger, als der Abstand zweier benachbarter Stromabnehmer des Fahrzeugs. Insbesondere ist sie länger als der Abstand der beiden äußersten Schleifleisten der äußersten Stromabnehmer des Fahrzeugs. Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung mit folgenden Verfahrensschritten betrieben:

- Fahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenem Stromabnehmer frei von einem Kontakt zu einer Oberleitung; - Einfahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenem Stromabnehmer in die Haltestelle;

- Herstellen eines galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen Stromabnehmer und dem ersten Endabschnitt der Oberleitung;

- Überfahren eines Übergangs zwischen dem erstem Endabschnitt der Oberleitung und dem Mittelteil der Oberlei ^¬ tung unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen Stromabnehmer und der Oberleitung;

- Weiterfahren des Schienenfahrzeugs unter dem Mittelteil der Oberleitung unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen Stromabnehmer und der Oberleitung;

- Gegebenenfalls Überfahren eines Übergangs zwischen dem Mittelteil der Oberleitung und einem zweiten Endabschnitt der Oberleitung unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen Stromabnehmer und der Oberleitung;

- Ausfahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenem Strom- abnehmer aus die Haltestelle und Trennen des galvani ^¬ schen Kontakts zwischen dem angehobenen Stromabnehmer und der Oberleitung, insbesondere im Bereich des zweiten Endabschnitts;

- Fahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenem Stromab- nehmer frei von einem Kontakt zu einer Oberleitung.

Nach Herstellung des Kontakts zwischen dem Stromabnehmer und der Oberleitung kann elektrische Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug übertragen werden, insbesondere um die elektrischen Energiespeicher des Schienenfahrzeugs zu laden. Die Übertragung der elektrischen Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug könnte aber auch erst nach dem Überfahren eines Übergangs zwischen dem erstem Endab- schnitt der Oberleitung und dem Mittelteil der Oberleitung erfolgen .

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schienen- fahrzeug vor dem Einfahren in die Haltestelle mit angehobenem Stromabnehmer fährt, ohne Kontakt zu einer Oberleitung zu haben und mit angehobenem Stromabnehmer in die Haltestelle ein- und wieder aus dieser herausfährt. Der Stromabnehmer ist dabei genauso weit angehoben ist, dass die Höhe der Schleif- leisten über der Schiene größer ist als die Höhe des Mittel ^¬ teils über der Schiene und geringer als die Höhe des Endes des ersten Endabschnitts über der Schiene. Insbesondere wird der Stromabnehmer aber nicht nur beim Einfahren in die Haltestelle genau so weit angehoben, sondern während der gesamten Fahrt des Schienenfahrzeugs im vorgegebenen Streckennetz.

Insbesondere ist der Stromabnehmer während des Regelbetriebs des Schienenfahrzeugs angehoben.

Durch das Fahren mit dauerhaft - zumindest im Regelbetrieb - angehobenem Stromabnehmer kann dieser einfacher ausgestaltet werden, was zu deutlichen Kosteneinsparungen gegenüber bislang bekannten Lösungen führt.

Die Belastung des Stromabnehmers durch viele Hebe-/Senkzyklen wird vermieden. Dieses Problem ist durch die Anforderungen eines fahrdrahtlosen Betriebs entstanden, bei welchem die fahrzeuginternen Energiespeicher über die Oberleitung bzw. die Deckenstromschiene an den Haltestellen geladen werden und zwischen den Haltestellen der Betrieb des Schienenfahrzeugs oberleitungsfrei erfolgt. Über die spezielle Einfahr- und

Ausfahrrampe der Oberleitung kann sich der Stromabnehmer dabei eigenständig einfädeln bzw. heraus bewegen. Darüber hinaus kann das Stromabnehmerdesign eine sehr geringe Arbeitshöhe beinhalten, welche die Fahrt im gehobenen Zustand ermög- licht. Dabei sind alle maßgeblichen Toleranzen von Infra ^¬ struktur, Fahrzeug, Oberleitung und Stromabnehmer mit einzu- beziehen . Sind zwei Stromabnehmer am Fahrzeug vorgesehen, gilt dies für beide Stromabnehmer. Das Verfahren würde dann folgende Verfahrensschritte aufweisen:

- Fahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenem ersten und zweiten Stromabnehmer frei von einem Kontakt zu einer

Oberleitung;

- Einfahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenen Stromabnehmern in die Haltestelle;

- Herstellen eines galvanischen Kontakts zwischen dem ersten angehobenen Stromabnehmer und dem ersten Endabschnitt der Oberleitung und gegebenenfalls Übertragen von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug;

- Überfahren eines Übergangs zwischen dem erstem Endab- schnitt der Oberleitung und dem Mittelteil der Oberlei ^¬ tung unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen ersten Stromabnehmer und der Oberleitung;

- Übertragen von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug;

- Weiterfahren des Schienenfahrzeugs unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen ersten Stromabnehmer und dem Mittelteil der Oberleitung;

- Herstellen eines galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen zweiten Stromabnehmer und dem ersten Endabschnitt der Oberleitung und gegebenenfalls Übertragen von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug;

- Überfahren eines Übergangs zwischen dem erstem Endab- schnitt der Oberleitung und dem Mittelteil der Oberlei ^¬ tung unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen zweiten Stromabnehmer und der Oberleitung und gegebenenfalls unter Beibehaltung der Übertragung von elektrischer Energie aus der Oberlei- tung auf das Schienenfahrzeug;

- Weiterfahren des Schienenfahrzeugs unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen zweiten Stromabnehmer und dem Mittelteil der Oberleitung;

- Gegebenenfalls Überfahren eines Übergangs zwischen dem Mittelteil der Oberleitung und einem zweiten Endabschnitt der Oberleitung unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen ersten Stromabnehmer und der Oberleitung;

- Ausfahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenem ersten Stromabnehmer aus der Haltestelle und Trennen des gal ^¬ vanischen Kontakts zwischen dem angehobenen ersten Stromabnehmer und der Oberleitung, insbesondere im Bereich des zweiten Endabschnitts;

- Gegebenenfalls Überfahren eines Übergangs zwischen dem Mittelteil der Oberleitung und einem zweiten Endabschnitt der Oberleitung unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen zweiten Stromabnehmer und der Oberleitung;

- Ausfahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenem zweiten Stromabnehmer aus der Haltestelle und Trennen des gal ^¬ vanischen Kontakts zwischen dem angehobenen zweiten Stromabnehmer und der Oberleitung, insbesondere im Bereich des zweiten Endabschnitts;

- Fahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenen Stromab ^¬ nehmern frei von einem Kontakt zu einer Oberleitung.

Das Überfahren eines Übergangs zwischen dem erstem Endabschnitt der Oberleitung und dem Mittelteil der Oberleitung unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen ersten Stromabnehmer und der Oberleitung und gegebenenfalls unter Beibehaltung der Übertragung von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug. Das Ausfahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenem ersten Stromabnehmer aus der Haltestelle und Trennen des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen ersten Stromabnehmer und der Oberleitung erfolgt insbesondere unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen zweiten Stromabnehmer und der Oberleitung und gegebenenfalls unter Beibehaltung der Übertragung von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird elektrische Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug erst übertragen, wenn der Übergang zwischen dem erstem Endabschnitt der Oberleitung und dem Mittelteil der Oberleitung erfolgt ist und somit ein galvanischer Kontakt zwischen dem angehobenen ersten und/oder zweiten Stromabnehmer und dem Mittelteil der Oberleitung hergestellt ist. Gleichermaßen endet die Übertragung von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug bevor der Übergang zwischen dem Mittelteil der Oberleitung und dem zweitem Endabschnitt der Oberleitung erfolgt ist. Dazu sind beispielsweise der erste und/oder der zweite Stromabnehmer mit dem Energiespei ^¬ cher insbesondere über einen oder jeweils einen Schalter elektrisch verbunden. Dieser dient zur Regelung des Energieflusses. Ein entsprechendes Verfahren ist weiter unten be ^¬ schrieben .

Zwischen dem Ausfahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenem ersten Stromabnehmer aus der Haltestelle und Trennen des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen ersten Stromabnehmer und der Oberleitung und dem Ausfahren des Schienen- fahrzeugs mit angehobenem zweiten Stromabnehmer aus der Haltestelle und Trennen des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen zweiten Stromabnehmer und der Oberleitung wird das Schienenfahrzeug, beispielsweise auch deren Energiespei ^¬ cher, somit über den zweiten, dann noch in galvanischem Kon- takt mit der Oberleitung befindlichen Stromabnehmer mit elektrischer Energie aus der Oberleitung versorgt. Diese wird insbesondere auch zum Beschleunigen des Schienenfahrzeugs eingesetzt und direkt in den Antriebsaggregaten des Schienenfahrzeugs genutzt, insbesondere ohne Zwischenspeicherung .

Weitergebildet wird vor dem Herstellen eines galvanischen Kontakts zwischen dem ersten und/oder zweiten angehobenen Stromabnehmer und der Oberleitung und/oder vor dem Trennen des galvanischen Kontakts zwischen dem ersten und/oder zweiten angehobenen Stromabnehmer und der Oberleitung eine Fahrspannung auf mindestens den Wert einer vorgegebenen Versorgungsspannung des Fahrdrahts gewandelt. Die Fahrspannung ist aus einer vom Energiespeicher bezogenen elektrischen Energie bereitgestellt .

Dazu weist das Schienenfahrzeug weitergebildet wenigstens ein elektrisches Bauelement, welches ausgebildet ist, die Fahr- Spannung mindestens auf den Wert der vorgegebenen, zumindest betragsmäßig von der Fahrspannung abweichenden Versorgungsspannung der Oberleitung anzuheben oder abzusenken, also zu wandeln. In der Regel ist die Fahrspannung niedriger. Also wird insbesondere die Fahrspannung angehoben.

Die Oberleitung als Teil des Streckennetzes zur Versorgung des Schienenfahrzeugs mit Energie, oder auch Versorgungsnetz genannt, liegt dabei auf einer vorgegebenen Versorgungsspannung, beispielsweise 900V. Die Spannung bemisst sich selbst- verständlich gegenüber dem Erdpotential.

Der Energiespeicher dient zur Speicherung und zur Abgabe von elektrischer Energie zum Antrieb des Schienenfahrzeugs und zur Versorgung der sonstigen Verbraucher (Hilfsbetriebe, Kli- matisierung, etc.), wenigstens während eines sogenannten oberleitungslosen Betriebs. Die Antriebsenergie wird an ent ^¬ sprechende Antriebsaggregate des Schienenfahrzeugs, bei ^¬ spielsweise Fahrmotoren, abgegeben. Er dient im Fahrbetrieb als elektrische Energiequelle. Der Energiespeicher umfasst bevorzugt einen oder mehrere Kondensatoren, insbesondere so ^¬ genannte Superkondensatoren, auch Ultrakondensatoren genannt, und/oder um eine oder mehrere Batteriezellen. Superkondensatoren bestehen meist aus Doppelschichtkondensatoren. Eine Einheit aus mehreren Batteriezellen wird gelegentlich auch Traktionsbatterie, Traktionsakkumulator, Antriebsbatterie oder Zyklenbatterie genannt und ist grundsätzlich wiederauf- ladbar. Eine Kombination aus beidem wird als vorteilhaft an- gesehen. Der Energiespeicher umfasst dann wenigstens einen Kondensator und wenigstens eine Batterie.

Der Energiespeicher gibt die elektrische Energie üblicher- weise bei einer, teilweise variierenden und gegebenenfalls vom Ladezustand abhängigen Quellenspannung ab. Die Fahr- oder Traktionsspannung wird aus einer vom Energiespeicher bezogenen elektrischen Energie bereitgestellt. Dazu ist beispiels ^¬ weise ein Hoch-/Tiefsetzsteiler vorgesehen. Insbesondere weist das Schienenfahrzeug einen Zwischenkreis auf - die

Fahrspannung entspricht dann der Zwischenkreisspannung, der Energiespeicher speist den Zwischenkreis während des oberlei ^¬ tungslosen Betriebs. Der Hoch-/Tiefsetzsteller dient dazu, die variierende Quellenspannung in eine vorgegebene, nähe- rungsweise konstante, Fahr- bzw. Zwischenkreisspannung zu wandeln .

Der Stromabnehmer ist zumindest während der Übertragung von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Fahrzeug mit dem Energiespeicher elektrisch verbunden, so dass Strom aus der Oberleitung durch den Stromabnehmer zum Energiespeicher fließen kann. Insbesondere ist er mit dem Zwischenkreis ver ^¬ bunden . Der Stromabnehmer ist mit dem Energiespeicher insbesondere über einen Schalter elektrisch verbunden. Ist der Schalter geschlossen und ist der Stromabnehmer mit der Oberleitung verbunden, kann Energie aus der Oberleitung durch den Stromabnehmer in den Energiespeicher fließen.

Ist der Schalter geschlossen und ist der Stromabnehmer hingegen nicht mit der Oberleitung verbunden, so liegt auch der mit dem Energiespeicher verbundene Stromabnehmer während des Antriebs des Schienenfahrzeugs mittels elektrischer Energie aus dem Energiespeicher auf dem entsprechenden Potential - auch an ihm liegt die Fahrspannung an. Bevorzugt ist der Schalter im oberleitungslosen Betrieb geöffnet. Die Fahrspannung beträgt beispielsweise 750 V, wiederum ge ^¬ messen gegenüber dem Erdpotential.

Die Spannung würde im oben genannten Beispiel durch das elektrische Bauelement, insbesondere durch den Hoch- /Tiefsetzsteiler von 750 V auf 900 V angehoben.

Alternativ kann es sich bei dem elektrischen Bauteil beispielsweise um eine zum Energiespeicher zusätzliche Energie- quelle, insbesondere eine Zusatzbatterie handeln, welche bei ^¬ spielsweise in Reihe zum Energiespeicher geschaltet ist, und welche insbesondere ausschließlich dazu dient, die Fahrspan ^¬ nung auf die Versorgungsspannung anzuheben, oder es handelt sich um einen Stromrichter, insbesondere einen Gleichstrom- steller. Als Gleichstromsteller werden im Bereich der Energietechnik und der Schienenfahrzeuge Gleichspannungswandler bezeichnet, die die eine am Eingang zugeführte Gleichspannung in eine Gleichspannung mit höherem, niedrigerem oder invertiertem Spannungsniveau umwandeln. Dies kann mittels eines periodisch arbeitenden elektronischen Schalters und eines oder mehrerer Energiespeicher erfolgen. Als eine spezielle Form der Gleichstromsteller kommt der Aufwärtswandler oder auch Hochsetzsteller genannt in Frage. Es ist ein Synchronwandler, der eine geringere Eingangsspannung, hier die Fahr- Spannung, in eine größere Ausgangsspannung, hier die Versorgungsspannung wandelt.

Ein weiterer Stromrichter, insbesondere ein Puls-Wechselrichter dient zur Versorgung und Ansteuerung der Antriebsaggre- gate des Schienenfahrzeugs und wird daher auch Antriebsum ^¬ richter genannt. Je nach Art der Antriebsart und der Energie ^¬ versorgung handelt es sich um einen Frequenzumrichter oder um einen Wechselrichter, beispielsweise zur Wandlung einer

Gleichspannung in ein dreiphasiges Drehstromsystem zur Ver- sorgung der Antriebsmotoren. Er ist ebenfalls mit dem Zwischenkreis verbunden. Zwischen der Fahrspannung und der Versorgungsspannung besteht eine Spannungsdifferenz. Würde der Stromabnehmer, ohne dass diese Spannungsdifferenz durch das elektrische Bauteil kompensiert werden würde, die Oberleitung kontaktieren, würde es aufgrund der Spannungsdifferenz zu einem Lichtbogen kommen. Dieser würde wiederum zum Verschleiß an den Schleifleisten des Stromabnehmers sowie an der Oberleitung beitragen. Das elektrische Bauelement zu Spannungswandlung trägt somit zur Vermeidung von Lichtbögen bei.

Lichtbögen entstehen nur, wenn ein Strom fließt. Durch kompensieren der Spannungsdifferenz zum Zeitpunkt des Herstellens und zum Zeitpunkt des Trennens des Kontakts zwischen Stromabnehmer und Oberleitung wird sichergestellt, dass kein Strom fließen kann und somit wird ein lichtbogenfreier Betrieb sichergestellt. Zusätzlich kann streckenseitig noch eine Anti-Rückspeisediode vorgesehen sein. Dies wird weiter unten näher beschrieben. Der Zeitpunkt der Wandlung der Fahrspannung auf das Niveau der Versorgungsspannung wird weitergebildet mittels eines Orts- oder Steuerungssignals bestimmt. Mit einfließen könnte auch eine vom Schienenfahrzeug zurückgelegte und selbst er ^¬ rechnete Wegstrecke, die beispielsweise an einem Rad eines selbst nicht angetriebenen Lauffahrwerks gemessen werden kann .

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Schienenfahrzeug eine Empfangseinheit zum Empfang eines Steue- rungssignals aufweist, welche Empfangseinheit ausgebildet ist, ein Steuerungssignal von wenigstens einem Schienenfahr ^¬ zeugexternen Signalgeber zu empfangen und das elektrische Bauelement zur Spannungswandlung in Abhängigkeit des empfangenen Signals anzusteuern. Der Signalgeber kann dabei orts- fest im Bereich der Oberleitung angeordnet sein, beispielsweise eine Ortsbake im Gleis kurz vor der Haltestelle mit der Oberleitung . Als Steuerungssignal können auch die Signale eines Satelli ^¬ tensystems, insbesondere eines globalen Navigationssatelli ^¬ tensystems wie GPS, Galileo, GLONASS oder Beidou dienen. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Empfangs- einheit um einen Empfänger einer globalen Navigationssatellitensystems. Die Empfangseinheit muss entsprechend geeignet ausgebildet sein, die Signale zu empfangen und auszuwerten. Eine Auswertung der empfangenen Signale führt zu momentanen Ortskoordinaten des Schienenfahrzeugs. Bei einem vorgegebenen Ort des Schienenfahrzeugs steuert die Empfangseinheit das elektrische Bauelement zur Spannungswandlung. Der vorgegebene Ort weist insbesondere einen vorgegebenen Abstand in Fahrt ^¬ richtung zur Oberleitung auf. Wenn also beispielsweise das Schienenfahrzeug kurz vor Einfahrt in eine Haltestelle mit der Oberleitung ist, wird die Fahrspannung auf die Versorgungsspannung hochgeregelt, um einen Lichtbogen zu vermeiden.

Die Dauer der Wandlung der am ersten Stromabnehmer anliegenden Fahrspannung auf das Niveau der Versorgungsspannung der Oberleitung und/oder der Rückwandlung der am ersten Stromabnehmer anliegenden Versorgungsspannung der Oberleitung in die Fahrspannung wird bestimmt durch die Wegstrecke die das

Schienenfahrzeug zurücklegt und/oder durch eine vorgegebene Zeitspanne. Die Wegstrecke kann beispielsweise an einem Rad eines selbst nicht angetriebenen Lauffahrwerks gemessen wer ^¬ den .

Eine weitere Weiterbildung ist darin zu sehen, dass das

Schienenfahrzeug zwei Stromabnehmer aufweist, einen ersten Stromabnehmer im Bereich eines ersten Schienenfahrzeugkopfs an einem ersten Ende des Schienenfahrzeugs und einen zweiten Stromabnehmer im Bereich eines zweiten Schienenfahrzeugkopfs an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Schienenfahrzeugs. Wenigstens der erste Stromabnehmer kann dabei über einen Schalter mit dem Energiespeicher verbunden sein. Es ist auch möglich beide Stromabnehmer über einen, zwei oder mehrere Schalter mit dem Energiespeicher zu verbinden . Weitergebildet ist zwischen der Oberleitung im Bereich der Haltestelle und einem Umspannwerk wenigstens ein weiteres, zweites elektrisches Bauelement, das Strom in Richtung der Oberleitung im Wesentlichen ungehindert passieren lässt und in Richtung des Umspannwerks isolierend wirkt um einen Strom- fluss zu unterbinden. Das Umspannwerk dient als Verbindung zwischen einer Energiequelle und der Oberleitung. Es ist beispielsweise ausgerüstet mit Gleichrichtern zur Erzeugung einer Gleichspannung. Darüber hinaus ist es ausgebildet, die an der Oberleitung anliegende, vorgegebene Versorgungsspannung zu erzeugen.

Das weitere, zweite elektrische Bauelement kann allgemein als Diode bezeichnet werden. Nachfolgend wird es als Anti-Rück- speise-Diode bezeichnet. Diese ist in Richtung der Oberlei ^¬ tung offen und sperrt in Richtung der Stromversorgung. Sie verhindert somit den Energiefluss vom Schienenfahrzeug auf das Strecken- bzw. Versorgungsnetz. Keine Energie aus dem Energiespeicher geht somit in das Streckennetz verloren.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Streckennetzes ist die Oberleitung als feste Deckenstromschiene ausge ^¬ bildet .

Eine weitere Weiterbildung des Streckennetzes liegt darin, dass es einen Signalgeber umfasst, welcher insbesondere in Fahrtrichtung in vorgegebenem Abstand zur Oberleitung angeordnet ist und welcher geeignet ausgebildet ist, ein Steue- rungssignal in vorgegebener Form zum Schienenfahrzeug zu sen ^¬ den und auf das Schienenfahrzeug zu übertragen.

Der Signalgeber kann dabei ortsfest sein, beispielsweise eine Ortsbake im Gleis vor der Haltestelle mit der Oberleitung, oder es handelt sich um einen oder mehrere Satelliten eines globalen Navigationssatellitensystems wie GPS, Galileo, GLONASS oder Beidou. Der Signalgeber dient insbesondere zur Übermittlung einer Ortsinformation auf das Schienenfahrzeug. Er könnte somit auch Ortsinformationsgeber genannt werden.

Der Signalgeber ist insbesondere komplementär zur Empfangs- einheit des Schienenfahrzeugs ausgebildet und muss entspre ^¬ chend geeignet ausgebildet sein, wenigstens ein Signal zu er ^¬ zeugen und an die Empfangseinheit auszusenden. Das Signal eines ortsfesten Signalgebers, beispielsweise einer Ortsbake im Gleis, ist an sich bereits ortsbezogen - nur an diesem Ort kann es vom Signalgeber ausgesandt und von der Empfängereinheit des Schienenfahrzeugs empfangen werden. Es benötigt nicht zwingend eine weitere Ortsinformation kodiert im Sig ^¬ nal. Signale von anderen Signalgebern weisen insbesondere Ortskoordinaten auf oder aus ihnen lassen sich die momentanen Ortskoordinaten des Schienenfahrzeugs durch die Empfangseinheit ableiten. Der Signalgeber ist entsprechend ausgebildet solch ein Signal zu erzeugen und auszusenden.

Zur Vermeidung von Lichtbögen kann neben den genannten Ver- fahrensschritten ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung folgende Verfahrensschritte umfassen:

Einfahren des Schienenfahrzeugs mit ausgefahrenem Stromabnehmer in die Haltestelle frei von einem Kontakt zur Oberleitung mittels Energie aus dem Energiespeicher des

Schienenfahrzeugs ;

Anheben der Fahrspannung von einem vorgegebenem Wert auf mindestens den Wert der vorgegebenen Versorgungsspannung des Fahrdrahts;

- Herstellen eines galvanischen Kontakts zwischen dem ausgefahrenen Stromabnehmer und der Oberleitung und Übertragen von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug;

Ausfahren des Schienenfahrzeugs mit ausgefahrenem Strom- abnehmer aus der Haltestelle und Trennen des galvanischen Kontakts zwischen dem ausgefahrenen Stromabnehmer und der Oberleitung; Absenken der Fahrspannung auf den vorherigen, vorgegebenen Wert;

Weiterfahren mittels Energie aus dem Energiespeicher des Schienenfahrzeugs .

Das Verfahren dient besonders zum Betreiben eines erfindungs ^¬ gemäßen Schienenfahrzeugs in einem Streckennetz mit wenigs ^¬ tens einer Deckenstromschiene als Oberleitung im Bereich einer Haltestelle. Das Schienenfahrzeug weist dann zumindest einen entsprechend geeigneten Stromabnehmer auf dem Dach des Schienenfahrzeugs auf.

Der Stromabnehmer ist im Bereich der Haltestelle, sowie in deren unmittelbaren Umgebung in der ausgefahrenen Stellung, insbesondere ist der Stromabnehmer während des gesamten Re ^¬ gelbetriebs des Schienenfahrzeugs in ausgefahrener Stellung. Ausgefahren befindet sich der Stromabnehmer in seiner Arbeitsposition, um die Oberleitung zu kontaktieren und eine galvanische Verbindung mit dieser herzustellen, auch wenn, wie hier, nicht zwingend eine Oberleitung vorhanden sein muss. Ist eine Oberleitung vorhanden, wird auch davon gesprochen, dass der Stromabnehmer angebügelt ist. Handelt es sich bei der Oberleitung um eine seitlich oder unterhalb des

Schienenfahrzeugs verlaufenden Stromschiene befindet sich der Stromabnehmer in ausgefahrener Stellung, wenn er in seiner

Arbeitsposition bereit zum Herstellen eines Kontakts mit der Stromschiene ist - der Stromabnehmer wird, im Vorhandensein der Stromschiene, schleifend auf, seitlich oder unter der Stromschiene entlanggeführt. In jedem Fall ist eine galvani- sehe Verbindung zwischen Stromabnehmer, insbesondere dessen Schleifleisten, und der Oberleitung herstellbar.

Bei einem weitergebildeten Verfahren wird ein Steuerungssignal von einem Signalgeber erfasst und die Fahrspannung wird von dem vorgegebenen Wert auf mindestens den Wert der vorge ^¬ gebenen Versorgungsspannung des Fahrdrahts angehoben. Alternativ oder Zusätzlich wird ein Steuerungssignal von einem Signalgeber erfasst und die Fahrspannung wird in Abhängigkeit des Steuerungssignals von mindestens dem Wert der vorgegebe ^¬ nen Versorgungsspannung des Fahrdrahts auf den vorgegebenen Wert abgesenkt. Vor dem Ausfahren des Schienenfahrzeugs mit ausgefahrenem erstem Stromabnehmer aus der Haltestelle erfolgt üblicherweise der Halt des Schienenfahrzeugs in der Haltestelle unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem ersten und/oder dem zweiten Stromabnehmer und der Oberleitung, ins- besondere unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem ersten und dem zweiten Stromabnehmer und der Oberleitung .

Sind beide Stromabnehmer gleichzeitig in galvanischen Kontakt mit der Oberleitung kann elektrische Energie aus der Oberlei ^¬ tung auf das Schienenfahrzeug mittels beiden Stromabnehmern erfolgen oder ausschließlich mittels des ersten oder des zweiten ausgefahrenen Stromabnehmers. Bevorzugt wird zumin ^¬ dest im Stand des Schienenfahrzeugs beim Halt Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug mittels beiden Stromab ^¬ nehmern übertragen. Um die Energieübertragung über die Stromabnehmer zu steuern kann wenigstens der erste Stromabnehmer über einen Schalter mit dem Energiespeicher verbunden. Weitergebildet kann jeder der beiden Stromabnehmer über einen Schalter mit dem Energiespeicher des Schienenfahrzeugs verbunden und somit zu- und abschaltbar sein.

Sowohl das Öffnen und Schließen der Schalter, sowie auch das Herstellen und Trennen der galvanischen Verbindungen zwischen Stromabnehmern und Oberleitung erfolgt jeweils lastfrei res ^¬ pektive stromlos und somit lichtbogenfrei.

Wird ein Schienenfahrzeug mit zwei Stromabnehmern betrieben, wobei insbesondere ein erster Stromabnehmer im Bereich eines ersten Schienenfahrzeugkopfs an einem ersten Ende des Schie ^¬ nenfahrzeugs und ein zweiter Stromabnehmer im Bereich eines zweiten Schienenfahrzeugkopfs an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Schienenfahrzeugs angeordnet ist, kann das Verfahren weitergebildet folgende Verfahrens ^¬ schritte umfassen:

Einfahren des Schienenfahrzeugs mit ausgefahrenem ersten und zweiten Stromabnehmer in die Haltestelle frei von einem Kontakt zur Oberleitung mittels Energie aus dem Energiespeicher des Schienenfahrzeugs;

Gegebenenfalls Erfassen eines Steuerungssignals von einem ersten Signalgeber;

Anheben der Fahrspannung auf mindestens den Wert der vorgegebenen Versorgungsspannung der Oberleitung, gegebenenfalls in Abhängigkeit des Steuerungssignals;

Gegebenenfalls Schließen eines geöffneten Schalters zwi ^¬ schen dem ersten Stromabnehmer und dem Energiespeicher; Die beiden letzten Verfahrensschritte können auch vertauscht werden. Wichtig ist, dass beim nachfolgenden Verfahrens ^¬ schritt eine Spannung mit mindestens dem Wert der vorgegebe ^¬ nen Versorgungsspannung der Oberleitung am Stromabnehmer anliegt. Es folgt:

Herstellen eines galvanischen Kontakts zwischen dem ersten ausgefahrenen Stromabnehmer und der Oberleitung; Absenken der Fahrspannung auf den vorherigen, vorgegebenen Wert;

Übertragen von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug, insbesondere mittels des ers ^¬ ten ausgefahrenen Stromabnehmers;

Weiterfahren des Schienenfahrzeugs unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem ausgefahrenen ersten Stromabnehmer und der Oberleitung und somit insbesondere Weiterfahren mittels der, insbesondere mittels des ersten ausgefahrenen Stromabnehmers, aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug übertragenen Energie; Halten unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem ausgefahrenen ersten Stromabnehmer und unter Beibehaltung der Übertragung von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug;

Vor dem letzten Verfahrensschritt könnten die nachfolgenden

Verfahrensschritte erfolgen: Gegebenenfalls Erfassen eines weiteren Steuerungssignals vom ersten Signalgeber oder Ermitteln einer vom Schienenfahrzeug seit dem Steuerungssignal zurückgelegten Wegstrecke und errechnen eines weiteren Steuerungssig ^¬ nals;

Anheben der Fahrspannung auf mindestens den Wert der vorgegebenen Versorgungsspannung der Oberleitung, gegebenenfalls in Abhängigkeit des Steuerungssignals;

Gegebenenfalls Schließen eines geöffneten Schalters zwi ^¬ schen dem zweiten Stromabnehmer und dem Energiespeicher; Herstellen eines galvanischen Kontakts zwischen dem zweiten ausgefahrenen Stromabnehmer und der Oberleitung; Absenken der Fahrspannung auf den vorherigen, vorgegebenen Wert;

Übertragen von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug;

Wie oben könnten auch hier das Anheben der Spannung und das Schließen des Schalters vertauscht werden. Es ist jedoch auch möglich, dass der geöffnete Schalter zwischen dem zweiten Stromabnehmer und dem Energiespeicher erst während des Halts des Fahrzeugs geschlossen wird. Dazu muss wiederum vorher die Fahrspannung angehoben werden.

Vor der Ausfahrt könnte wiederum der Schalter zwischen dem ersten Stromabnehmer und dem Energiespeicher geöffnet werden. Dadurch kommutiert der Stromfluss zum zweiten Stromabnehmer. Es folgen:

Ausfahren des Schienenfahrzeugs mit ausgefahrenem erstem und zweitem Stromabnehmer aus der Haltestelle;

Weiterfahren des Schienenfahrzeugs unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem ausgefahrenen zweiten Stromabnehmer und der Oberleitung und somit insbesondere Weiterfahren mittels der, insbesondere mittels des zweiten ausgefahrenen Stromabnehmers, aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug übertragenen Energie; Gegebenenfalls Erfassen eines weiteren Steuerungssignals vom zweiten Signalgeber oder Ermitteln einer vom Schienenfahrzeug seit dem Steuerungssignal zurückgelegten Wegstrecke und errechnen eines weiteren Steuerungssig ^¬ nals;

Anheben der Fahrspannung auf mindestens den Wert der vorgegebenen Versorgungsspannung der Oberleitung, gege- benenfalls in Abhängigkeit des Steuerungssignals;

Gegebenenfalls Öffnen des geschlossenen Schalters zwi ^¬ schen dem zweiten Stromabnehmer und dem Energiespeicher; Trennen des galvanischen Kontakts zwischen dem zweiten ausgefahrenen Stromabnehmer und der Oberleitung;

- Absenken der Fahrspannung auf den vorherigen, vorgegebenen Wert und Weiterfahren mittels Energie aus dem Ener ^¬ giespeicher des Schienenfahrzeugs.

Das Trennen des galvanischen Kontakts zwischen dem zweiten ausgefahrenen Stromabnehmer und der Oberleitung erfolgt dann wiederum lastlos und war deshalb hier nicht weiter aufge ^¬ führt .

Alternativ könnte folgen:

Ausfahren des Schienenfahrzeugs mit ausgefahrenem erstem und zweitem Stromabnehmer aus der Haltestelle;

- Gegebenenfalls Erfassen eines weiteren Steuerungssignals von einem weiteren, zweiten Signalgeber;

Gegebenenfalls Öffnen des geschlossenen Schalters zwi ^¬ schen dem ersten Stromabnehmer und dem Energiespeicher; Anheben der Fahrspannung auf mindestens den Wert der vorgegebenen Versorgungsspannung der Oberleitung, gegebenenfalls in Abhängigkeit des Steuerungssignals;

Trennen des galvanischen Kontakts zwischen dem ersten ausgefahrenen Stromabnehmer und der Oberleitung;

Absenken der Fahrspannung auf den vorherigen, vorgegebe- nen Wert und gegebenenfalls Übertragen von elektrischer

Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug, insbesondere mittels des zweiten ausgefahrenen Stromab ^¬ nehmers ;

Weiterfahren des Schienenfahrzeugs unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts zwischen dem ausgefahrenen zweiten Stromabnehmer und der Oberleitung und somit insbesondere Weiterfahren mittels der, insbesondere mittels des zweiten ausgefahrenen Stromabnehmers, aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug übertragenen Energie; Gegebenenfalls Erfassen eines weiteren Steuerungssignals vom zweiten Signalgeber oder Ermitteln einer vom Schienenfahrzeug seit dem Steuerungssignal zurückgelegten Wegstrecke und errechnen eines weiteren Steuerungssig ^¬ nals;

Anheben der Fahrspannung auf mindestens den Wert der vorgegebenen Versorgungsspannung der Oberleitung, gegebenenfalls in Abhängigkeit des Steuerungssignals;

Gegebenenfalls Öffnen des geschlossenen Schalters zwi ^¬ schen dem zweiten Stromabnehmer und dem Energiespeicher; Trennen des galvanischen Kontakts zwischen dem zweiten ausgefahrenen Stromabnehmer und der Oberleitung;

Absenken der Fahrspannung auf den vorherigen, vorgegebenen Wert und Weiterfahren mittels Energie aus dem Ener ^¬ giespeicher des Schienenfahrzeugs.

Im Prinzip gilt das oben beschriebene Verfahren für jeden

Stromabnehmer einzeln.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, in denen jeweils ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist. Gleiche Elemente in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen .

Fig. 1 zeigt schematisch ein Schienenfahrzeug des Stands der Technik mit konventionellem Stromabnehmer,

Fig. 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug,

Fig. 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Oberleitung Fig. 4 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Schienen ^¬ fahrzeug bei der Einfahrt in eine Haltestelle, Fig. 5 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Schienen ^¬ fahrzeug bei der Einfahrt in die Haltestelle,

Fig. 6 bis 14 zeigen schematisch das Ein- und Ausfahren des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs in und aus der Haltestelle,

Fig. 15 zeigt ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen

Fahrzeugs und eines Abschnitts eines erfindungsge ^¬ mäßen Streckennetzes.

In Fig. 1 ist ein Schienenfahrzeug 1 des Stands der Technik dargestellt, mit einem mittig angeordneten, konventionellen Einholmstromabnehmer 2 auf dem Dach des Schienenfahrzeugs zur Kontaktierung einer ortsfesten Oberleitung. Zum Vergleich zeigt Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug 1, hier ein Niederflur-Schienenfahrzeug, des öffentlichen Personen ^¬ nahverkehrs, mit zwei deutlich kleineren, erfindungsgemäßen Stromabnehmern 2. Diese sind angeordnet und ausgebildet, gal ^¬ vanische Verbindungen mit einer festen Deckenstromschiene als ortsfeste Oberleitung 3 herzustellen.

Die erfindungsgemäße und komplementär zum Schienenfahrzeug ausgebildete Oberleitung 3 ist in der Prinzipdarstellung der Fig. 3 abgebildet. Sie ist als feste Stromschiene ausgeführt. Daher könnte sie auch als Deckenstromschiene bezeichnet wer ^¬ den. Allgemein wird eine Oberleitung als Fahrleitung, Fahrdraht bzw. Oberleitungsfahrdraht oder Stromschiene genannt. Die Oberleitung 3 ist beidseitig gekröpft. Sie weist auf einer ersten Seite eines Mittelteils 4 einen daran anschlie ^¬ ßenden ersten Endabschnitt 5 und auf der gegenüberliegenden, zweiten Seite des Mittelteils 4 einen sich analog daran an ^¬ schließenden, hier baugleichen zweiten Endabschnitt 6 auf. Beide Endabschnitte 5 und 6 bilden Ein- und Ausfahrrampen.

Die Endabschnitte 5 und 6 verlaufen jeweils gerade. Zwischen den jeweiligen Endabschnitten 5 und 6 und dem Mittelteil 4 sind jeweils Radien vorgesehen, die einen stetigen Übergang von den jeweiligen Endabschnitten 5 und 6 auf den Mittelteil 4 erlauben. Die Endabschnitte 5 und 6 weisen vorgegebene und hier gleiche Winkel zum Mittelteil 4 und Längen auf. Die Win ^¬ kel ergeben sind in Abhängigkeit von Auftreff-Geschwindigkeit und Auftreff-Kräften und Festigkeit von Stromabnehmer und Schleifleisten des Schienenfahrzeugs. So weisen die Endab ^¬ schnitte 5 und 6 jeweils an dem vom Mittelteil 4 abgewandten Ende den größten Abstand zum Mittelteil 4 auf. Da der Mittelteil 4 eine im Wesentlichen konstante, vorgege ^¬ bene Höhe über der Schiene aufweist und der erste und der zweite Endabschnitt 5 und 6 eine vom Mittelteil ausgehend zu ^¬ nehmende Höhe über der Schiene aufweist, haben die Endab ^¬ schnitte 5 und 6 jeweils an dem vom Mittelteil 4 abgewandten Ende die größte Höhe über der hier nicht näher veranschau ^¬ lichten Schiene.

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein weiterer, dritter Endabschnitt 7 vorgesehen, der sich an den dem Mittelteil 4 ab- gewandten Ende des ersten Endabschnitts 5 anschließt und ein zum dritten Endabschnitt 7 identischer, vierter Endabschnitt 8, der sich in analoger Weise an den zweiten Endabschnitt 6 anschließt. Ihre Winkel zum Mittelteil 4 sind größer als die Winkel des ersten und zweiten Endabschnitts 5 und 6. Ihre Längen dagegen deutlich kürzer als die des ersten und zweiten Endabschnitts 5 und 6. Auch der dritte und vierte Endab ^¬ schnitt sind mittels Übergangsbögen mit vorgegebenen Radien mit dem ersten, respektive zweiten Endabschnitt verbunden. Der dritte und vierte Endabschnitt 7 und 8 dienen vor allem in einem Notfall, um ein Einfädeln des Stromabnehmers in einem Bereich über der Oberleitung in jedem Fall zu verhindern .

Denn in der Regel fädelt der Stromabnehmer des Schienenfahr- zeugs im ersten oder zweiten Endabschnitt 5 und 6 der Oberleitung 3 ein. Dazu sind der angehobene Stromabnehmer des Schienenfahrzeugs und die Oberleitung so ausgebildet und auf ^¬ einander abgestimmt, dass Schleifleisten des Stromabnehmers bei der Einfahrt des Schienenfahrzeugs in die Haltestelle eine Höhe über der Schiene aufweisen, die mindestens so groß ist, wie die im Wesentlichen konstante Höhe des Mittelteils 4 der Oberleitung und höchstens so groß ist, wie die größte Höhe des angehobenen ersten und/oder zweiten Endabschnitts 5 und/oder 6 der Oberleitung über der Schiene.

Dazu sind insbesondere die in Fig. 4 skizzierten Toleranzen für die Toleranzkette zu berücksichtigen und mit einzubezie- hen. Fig. 5 veranschaulicht dabei das Auftreffen des Stromab ^¬ nehmers im zulässigen Rampenbereich des ersten Endabschnitts 5 unter Berücksichtigung aller Toleranzen Δ.

Die Toleranzkette Δ von Infrastruktur Δ1, Fahrzeug Δ2 , Ober- leitung Δ3 und Stromabnehmer Δ4 ist so bemessen, dass der

Stromabnehmer immer im Bereich des ersten oder zweiten Endabschnitts 5 oder 6 auftrifft, wobei die Toleranz Δ kleiner oder gleich der Gesamthöhe des ersten oder zweiten Endabschnitts 5 oder 6 gegenüber dem Mittelteil 4 beträgt.

Δ1 kennzeichnet hierbei die Toleranzen einer Höhe der Schiene 9 über einer Grundfläche, auf welcher die Schienen 9 befes ^¬ tigt sind. Δ3 kennzeichnet die Toleranzen einer Höhe des Mit ^¬ telteils 4 der Oberleitung über der Grundfläche, auf welcher die Oberleitung befestigt ist. Δ2 kennzeichnet die Toleranzen einer Höhe eines Dachs des Schienenfahrzeugs 1 über der

Schiene 9, auf welchem Dach der Stromabnehmer 2 angeordnet ist. Und schließlich bezieht sich Δ4 auf die Toleranzen einer Höhe des angehobenen Stromabnehmers 2 über dem Dach des

Schienenfahrzeugs 1. Diese sind so bemessen, dass die

Schleifleisten des angehobenen Stromabnehmers 2 bei der Einfahrt des Schienenfahrzeugs 1 in die Haltestelle eine Höhe über der Schiene 9 aufweisen, die mindestens so groß ist, wie die im Wesentlichen konstante Höhe des Mittelteils 4 der Oberleitung und höchstens so groß ist, wie die größte Höhe des angehobenen ersten Endabschnitts 5 der Oberleitung über der Schiene 9. Fig. 6 bis Fig. 14 zeigen ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben des Schienenfahrzeugs.

Gemäß Fig. 6 wird das Schienenfahrzeug mit zwei, auch zwi- sehen zwei Haltestellen, angehobenen, sehr niedrigen Stromabnehmern betrieben, die auf dem Fahrzeugdach im Bereich der gegenüberliegenden jeweiligen Enden des Fahrzeugs angeordnet sind. Die Stromabnehmer bleiben während des Regelbetriebs des Schienenfahrzeugs angehoben. Das Stromabnehmerdesign beinhal- tet einen sehr kurzen Aufbau mit einer sehr geringen Arbeitshöhe .

Das Fahrzeug erhält kurz vor Einfahrt in eine Haltestelle mit der Oberleitung eine Ortsinformation als Steuerungssignal hier über eine Empfangseinheit 13 eines Navigationssatelli ^¬ tensystems (Fig. 7) . Ein Bremsvorgang wird in Abhängigkeit dieses Steuerungssignals eingeleitet.

Es folgt das Einfahren des Schienenfahrzeugs mit angehobenem erstem und zweitem Stromabnehmer in die Haltestelle und das lichtbogenfreie Herstellen eines galvanischen Kontakts zwi ^¬ schen dem ersten angehobenen Stromabnehmer und dem ersten Endabschnitt der Oberleitung und Übertragen von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug.

Über die Einfahrrampe der Oberleitung bzw. der Deckenstromschiene kann sich der Stromabnehmer dabei eigenständig einfä ^¬ deln. Dies ist in der Detailansicht Fig. 8 skizziert. Das lichtbogenfreie Herstellen des Kontakts erfolgt durch die weiter unten beschriebene Kompensation der Spannungsdifferenzen zwischen Fahrspannung und Versorgungsspannung durch Wandeln der Fahrspannung auf oder über das Niveau der Versorgungsspannung und die Verhinderung eines Energieflusses vom Fahrzeug auf das Streckennetz.

Es folgt das Weiterfahren des Schienenfahrzeugs unter Beibe ^¬ haltung des galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen ersten Stromabnehmer und dem Mittelteil der Oberleitung und gemäß Fig. 9 das Herstellen eines lichtbogenfreien galvanischen Kontakts zwischen dem angehobenen zweiten Stromabnehmer und dem ersten Endabschnitt der Oberleitung und das Übertra- gen von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das

Schienenfahrzeug. Das lichtbogenfreie Herstellen des Kontakts erfolgt hier identisch zum Kontakt zwischen dem ersten Stromabnehmer und der Oberleitung. Anschließend (Fig. 10) erfolgt der Halt des Schienenfahrzeugs in der Haltestelle unter Beibehaltung des galvanischen Kontakts beider angehobenen Stromabnehmer und dem Mittelteil der Oberleitung und unter Beibehaltung des Übertragens von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug, insbesondere zum Laden der elektrischen Energiespeicher des Schienenfahrzeugs .

Nach dem Halt fährt das Schienenfahrzeug wieder aus der Hal ^¬ testelle aus (Fig. 11) . Beschleunigt wird das Schienenfahr- zeug jedoch vorteilhaft mittels Energie aus der Oberleitung und nicht aus dem Energiespeicher auf dem Schienenfahrzeug. Zunächst wird der galvanische Kontakt zwischen dem angehobe ^¬ nen ersten Stromabnehmer und der Oberleitung im Bereich des zweiten Endabschnitts lastlos getrennt (Fig. 12) . Durch die lastlose Trennung wird ein Lichtbogen vermieden. Über die

Ausfahrrampe der Oberleitung bzw. der Deckenstromschiene kann sich der Stromabnehmer dabei eigenständig heraus bewegen. Dabei bleibt der galvanische Kontakt zwischen dem angehobenen zweiten Stromabnehmer und dem Mittelteil der Oberleitung und somit die Übertragen von elektrischer Energie aus der Oberleitung auf das Schienenfahrzeug bestehen. Der zweite Strom ^¬ abnehmer übernimmt also die Versorgung des Schienenfahrzeugs alleine. Erst wenn der galvanische Kontakt zwischen dem ange ^¬ hobenen zweiten Stromabnehmer und der Oberleitung im Bereich des zweiten Endabschnitts lastlos getrennt wird (Fig. 13), übernimmt der Energiespeicher des Fahrzeugs die Versorgung der Antriebsaggregate und der Hilfsbetriebe des Schienenfahr- zeugs . Das Schienenfahrzeug fährt wiederum mit angehobenen Stromabnehmern zur nächsten Haltestelle weiter (Fig. 14).

Um die Stromabnehmer lastlos zu trennen, wird analog zum Her- stellen des Kontakts, wieder die Fahrspannung wenigstens auf oder über das Niveau der Versorgungsspannung gewandelt bzw. insbesondere angehoben.

Erfindungsgemäß ist der fahrdrahtlose Betrieb mit dauerhaft gehobenem Stromabnehmer mit sehr geringer Arbeitshöhe. Dabei spielen folgende Aspekte eine wichtige Rolle:

- Die Stromabnehmer sind im Vergleich zu herkömmlichen Stromabnehmern deutlich verkleinert. Dadurch ist die Mechanik vereinfacht (Entfall „Kniegelenk") und zudem die Ästhetik des Schienenfahrzeugs verbessert.

- Selbsttätiges „Einfädeln" des Stromabnehmers von fahr ^¬ drahtlosen in fahrdrahtüberspannte Abschnitte über gerampten Endabschnitte und Toleranzvorgaben bei festgelegten Maximalgeschwindigkeiten .

- Lichtbogenvermeidung bei Ein- und Ausfahrt.

Durch den dauerhaft gehobenen Stromabnehmer sind keine den Antrieb belastenden Hebe- /Senkzyklen erforderlich. Ein regelmäßiger Tausch der Antriebe kann entfallen, eine abneh- mende Zuverlässigkeit durch ausfallende Antriebe wird vermie ^¬ den .

Der Einsatz eines kostengünstigen elektrischen Standard- Stromabnehmer-Antriebs ist möglich. Durch die Einfahrt mit gehobenem Stromabnehmer wird sehr rasch eine Netzverbindung hergestellt und damit ein möglichst früh beginnender Ladevor ^¬ gang für die fahrzeuginternen Energiespeicher ermöglicht. Dies ermöglicht minimale Haltezeiten. Andererseits wird bei Ausfahrt eine möglichst lange Netzver ^¬ bindung ermöglicht. Damit kann der Beschleunigungsvorgang maximal lange unter Oberleitungsversorgung stattfinden. Dies bedeutet eine Schonung der Energiespeicher und damit eine verlängerte Lebensdauer. Das Fahrzeug verlässt die Ladesta ^¬ tion mit maximalem Energieinhalt.

In Fig. 15 ist ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 und ein Bereich einer Haltestelle eines erfin ^¬ dungsgemäßen Streckennetzes dargestellt. Das Streckennetz weist einen in seiner Länge begrenzten Fahrdraht 3 auf, wel ^¬ cher als Deckenstromschiene im Bereich der Haltestelle ausge ^¬ bildet ist.

Die Spannungsversorgung des Fahrdrahts 3 übernimmt ein Um ^¬ spannwerk 16, auch Unterwerk genannt. Um eine Rückspeisung von elektrischer Energie aus dem Fahrzeug 1 in den Fahrdraht 3 zu vermeiden ist ein weiteres elektrisches Bauelement 15 zwischen dem Umspannwerk 16 und dem Fahrdraht 3 vorgesehen, das Strom in Richtung des Fahrdrahts 3 passieren lässt und in Richtung des Umspannwerks 16 isolierend wirkt - eine soge ^¬ nannte Anti-Rückspeise-Diode . Das Fahrzeug 1 ist ein Schienenfahrzeug, welches auf wenigs ^¬ tens einer Schiene 9 fährt und von dieser geführt wird. Die Schiene 9 könnte dabei gleichzeitig zur Ableitung von elekt ^¬ rischen Strömen in das Erdreich und damit zu einem Potentialausgleich dienen. Die Schiene 9 liegt auf dem Erdpotential (Ground) . Die Schienen können aber auch gegenüber der Erde isolieren und dienen zur Weiterleitung des Stroms zum Unterwerk, wo die Erdung erfolgt.

Auf dem Dach des Fahrzeugs 1 ist ein Stromabnehmer 2 zur Übertragung von elektrischer Energie aus dem Fahrdraht 3 auf das Fahrzeug angeordnet. Zusätzlich umfasst das Fahrzeug 1 einen Energiespeicher 10 zur Bereitstellung von elektrischer Energie zum Antrieb des Fahrzeugs. Der Energiespeicher 10 ist mit dem Stromabnehmer 2 über einen Schalter 14 verbunden. Die Verbindung dient primär zum Aufladen des Energiespeichers 10 aus dem Fahrdraht 3 mit elektrischer Energie, welche vom Stromabnehmer 2 zum Energiespeicher 10 geleitet wird. Darüber hinaus weist das Fahrzeug wenigstens ein elektrisches Bauelement 12 auf, welches ausgebildet ist, eine vom Energie ^¬ speicher 10 aufgebaute Quellenspannung U3 in eine vorgegebene Fahrspannung U2 und in eine vorgegebene Versorgungsspannung Ul des Fahrdrahts 3 zu wandeln. Das Bauelement 12 ist hier ein Hoch-/Tiefsetzsteiler . Die Spannungen bemessen sich jeweils gegenüber dem Erdpotential der Schiene 9 und sie sind unterschiedlich groß. Der Fahrdraht und der Stromabnehmer liegen also auf unterschiedlichen Spannungsniveaus - die Fahrspannung und die Versorgungsspannung sind unterschiedlich, wenn keine Verbindung besteht.

Während das Fahrzeug mit Energie aus dem Energiespeicher an ^¬ getrieben wird, liegt vor dem Schalter 14 die Fahrspannung U2 an, bei geschlossenem Schalter 14 auch am Stromabnehmer.

Das elektrische Bauelement 12 ist geeignet, die Fahrspannung bei der Fahrt mittels Energie aus dem Energiespeicher 10 auf den Wert der Versorgungsspannung Ul, welche am Fahrdraht 3 anliegt, zu konvertieren, d.h. anzuheben und/oder abzusenken.

Hier ist ein Hoch-/Tiefsetzsteiler als elektrisches Bauele ^¬ ment 12 vorgesehen und mit dem Energiespeicher 10 verbunden, um die Spannungsdifferenz zwischen der Fahrspannung und der Versorgungsspannung des Fahrdrahts 3 zumindest kurzzeitig zu kompensieren .

Das Energiespeichersystem umfasst somit den Energiespeicher 10 und das elektrische Bauelement 12 zur Spannungswandlung.

Der Stromrichter ist regelbar ausgebildet. Die Steuerung erfolgt über eine Empfangseinheit 13 zum Empfangen und Auswer ^¬ ten einer Ortsinformation und zur Regelung des Stromrichters in Abhängigkeit der Ortsinformation. Hier ist die Empfangs- einheit 13 eingerichtet und in der Lage die momentanen Orts ^¬ koordinaten des Fahrzeugs in einem vorgegebenen Koordinatensystem anhand von Signalen von einem Navigationssatellitensystems zu bestimmen. Neben dem Stromrichter des Energiespeichersystems weist das Fahrzeug einen weiteren Stromrichter 17 auf, über welchen Fahrmotoren als Antriebsaggregate 11 des Fahrzeugs sowohl mit dem Energiespeicher 10, als auch mit dem Stromabnehmer 2 elektrisch verbunden sind. Er dient zur Versorgung und An- steuerung der Antriebsaggregate des Fahrzeugs 1 und wird da ^¬ her auch Antriebsumrichter genannt. Hier handelt es sich um einen Wechselrichter. Der zweite Stromrichter 17 ist den zu- geordnet - das Antriebssystem 18 wird analog zum Energiespei ^¬ chersystem gebildet aus den Fahrmotoren als Antriebsaggrega ^¬ ten 11 und dem zweiten Stromrichter 17.

Im vorliegenden Fall kann also bei der Wandlung der Fahrspan- nung U2 auf den Wert der vorgegebenen Versorgungsspannung Ul des Fahrdrahts 3 von einer Anpassung der Zwischenkreisspan- nung gesprochen werden.

Vor dem Anheben oder dem Absenken der Zwischenkreisspannung wird mittels einer Empfangseinheit 13 ein Steuerungssignal erfasst und daraufhin der Eingangsstromrichter so angesteuert, dass die Zwischenkreisspannung auf oder über das vorgegebene Niveau der Versorgungsspannung angehoben oder abgesenkt wird. Das Steuerungssignal stammt von wenigstens einem fahrzeugexternen Signalgeber.

In die Bestimmung des exakten Zeitpunkts der Wandlung der Fahrspannung auf das Niveau der Versorgungsspannung kann auch eine vom Fahrzeug zurückgelegte und selbst errechnete Weg- strecke einfließen, die beispielsweise an einem Rad eines selbst nicht angetriebenen Lauffahrwerks gemessen wird, ins ^¬ besondere seit dem Zeitpunkt des Erfassens des Steuerungssig ^¬ nals durch die Empfangseinheit 13. Der Signalgeber kann dabei ortsfest im Bereich des Fahrdrahts angeordnet sein, beispielsweise eine Entfernungs- , Brems ^¬ oder Ortsbake im Gleis kurz vor der Haltestelle mit dem Fahr ^¬ draht 3. Hier werden durch die Empfangseinheit 13 Daten eines Naviga ^¬ tionssatellitensystems empfangen und ausgewertet. Es ist ent ^¬ sprechend komplementär dazu ausgebildet. Darüber hinaus ist es geeignet zur Verarbeitung der genannten Daten und zur An- steuerung des elektrischen Bauelements 12.

Zwischen zwei Abschnitten des Streckennetzes mit Fahrdraht 3, also insbesondere zwischen zwei Haltestellen, wird das Fahr ^¬ zeug 1 mit Energie aus dem Energiespeicher 10 angetrieben. Dabei wird eine Fahr- bzw. Zwischenkreisspannung von vorgegebenem Betrag bereitgestellt, welcher verschieden ist eines Betrags der Versorgungsspannung des Fahrdrahts 3.

Um Lichtbögen zu vermeiden wird kurz vor dem Kontakt des Stromabnehmers 2 mit dem Fahrdraht 3 die Fahr- bzw. Zwischen ^¬ kreisspannung zumindest auf oder über den Betrag der Versorgungsspannung erhöht. Zum Laden des Energiespeichers wird die Spannung wieder abgesenkt.