ДВИЖУЩЕЕСЯ НА КАНАТНОЙ ТЯГЕ ТРАНСПОРТИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ
TRANSPORTING DEVICE OPERATING ON CABLE WORKING AND METHOD OF ITS OPERATION

Настоящее изобретение касается транспортировочного устройства, имеющего по меньшей мере одно средство передвижения, которое связано с приводным канатом транспортировочного устройства для транспортировки средства передвижения между первой станцией и второй станцией, при этом на средстве передвижения предусмотрен по меньшей мере один генератор, который во время движения средства передвижения вырабатывает электрическую энергию для снабжения электрических потребителей средства передвижения. Далее, изобретение касается способа эксплуатации такого транспортировочного устройства.
Известны транспортировочные устройства для транспортировки людей или предметов, у которых средство передвижение транспортировочного устройства не имеет привода. При этом привод средства передвижения осуществляется внешним, стационарным приводом. Часто они выполнены в виде движущихся на канатной тяге транспортировочных устройств, у которых средство передвижения зафиксировано с зажатием или связывается с циркулирующим канатом и движется этим канатом. Примерами таких транспортировочных устройств являются стационарные канатные дороги, маятниковые канатные дороги (подвесные канатные дороги) или рельсовые канатные дороги (часто также называемые People Mover (англ. движущийся тротуар) или Cable Liner (англ. канатная дорога)). Такие установки могут быть выполнены одноколейными или же многоколейными и могут одновременно передвигать одно или несколько средств передвижения (также по одному единственному пути передвижения). Средства передвижения перемещаются между двум станциями либо в циркулирующем режиме, либо в маятниковом режиме.
На средствах передвижения современных транспортировочных устройств расположены некоторое количество электрических потребителей, в частности в транспортировочном устройстве для людей. Поэтому средство передвижения должно иметь снабжение электрической энергией для снабжения электрической энергией электрических потребителей. На станциях, на которых средства передвижения, как правило, стоят неподвижно или двигаются только очень медленно, снабжение электрической энергией может очень просто реализовываться извне, например, по токоведущим шинам или надземным линиям, через замыкающиеся электрические контакты, а также бесконтактным, например, индуктивным способом. Однако такие транспортировочные устройства, как правило, проводятся на очень длинных участках, из–за чего на практике часто трудно обеспечивать энергоснабжение средств передвижения на этом участке.
Для этого возможны мощные накопители электрической энергии на средстве передвижения. Но они должны выполняться с соответствующими размерами, что приводит к большим, тяжелым накопителям энергии. Равным образом сложно заряжать накопители энергии на станциях, так как для этого были бы необходимы очень высокие электрические токи и мощности.
Поэтому для энергоснабжения средства передвижения такого транспортировочного устройства часто вдоль всего пути передвижения средства передвижения предусмотрены токоведущие шины или надземные линии. Средство передвижения с помощью надлежащего токоприемника находится в контакте с токоведущей шиной или надземной линией и получает через нее необходимую электрическую энергию. При этом можно было бы обойтись совсем без накопителей энергии на средстве передвижения, или могли бы быть предусмотрены только небольшие накопители энергии для аварийного снабжения средства передвижения в случае неисправностей. Однако такие токоведущие шины или надземные линии сложны в инсталляции и вследствие высокого износа между токоведущими шинами или надземными линиями и токоприемниками требуют также регулярного техобслуживания. Помимо этого, у токоведущих шин или надземных линий всегда существует также опасность сходов с рельсов токоприемника и ударов тока или замыканий на землю, из–за чего такие варианты осуществления также ненадежны в отношении неисправностей и ставят высокие требования к эксплуатационной безопасности.
Также известно, что на средстве передвижения такого транспортировочного устройства располагается генератор, который находится в активном взаимодействии с ходовым колесом средства передвижения, чтобы вырабатывать электрический ток за счет движения ходового колеса. Примеры этого находятся в EP 1 992 539 B1 и EP 2 623 389 B1. При этом, хотя и возрастают издержки на средство передвижения, но зато оно может само вырабатывать потребную электрическую энергию для своих электрических потребителей. При этом можно обойтись без накопителя электрической энергии на средстве передвижения для снабжения электрических потребителей, или надо предусматривать только один небольшой накопитель энергии для аварийного снабжения средства передвижения. Причем это решение пригодно, в частности, для транспортировочных устройств, в которых средство передвижения непрерывно движется по длинным участкам, то есть, например, как у подвесной канатной дороги или стационарной канатной дороги, что делает возможным непрерывное снабжение электрической энергией. Однако при частых остановах средства передвижения или при более коротких участках, как это часто происходит у рельсовых канатных дорог, это решение пригодно только условно, так как генератор на средстве передвижения может вырабатывать электрическую энергию, конечно, только при движении.
Поэтому задачей настоящего изобретения является предложить транспортировочное устройство и способ эксплуатации транспортировочного устройства, которое простыми техническими средствами всегда обеспечивает достаточное снабжение электрической энергией средства передвижения транспортировочного устройства.
Эта задача решается для способа таким образом, что электрические потребители средства передвижения вне станции во время первой фазы движения, на которой средство передвижения ускоряется от станции до предельной скорости или, наоборот, замедляется с предельной скорости до станции, снабжаются от накопителя электрической энергии средства передвижения или совместно от накопителя электрической энергии и от генератора, и на следующей, второй фазе движения во время движения со скоростью больше предельной скорости средство передвижения снабжается электрической энергией от генератора. Транспортировочное устройство отличается тем, что на средстве передвижения предусмотрен накопитель электрической энергии, и этот накопитель электрической энергии или накопитель электрической энергии вместе с генератором снабжает электрической энергией электрические потребители средства передвижения, в то время как средство передвижения ускоряется от станции до предельной скорости или, наоборот, замедляется с предельной скорости до станции, и генератор снабжает электрической энергией электрические потребители средства передвижения во время движения со скоростью больше предельной скорости.
При этом можно обойтись без принятых до сих пор, ненадежных в отношении неисправностей токоведущих шин или надземных линий для энергоснабжения средства передвижения транспортировочного устройства вне станций. Но также нет необходимости предусматривать большие накопители электрической энергии, чтобы обеспечивать энергоснабжение между станциями. Для этого служит генератор на средстве передвижения. Чтобы восполнить также пробел, имеющийся в снабжении с помощью генератора, на средстве передвижения предусмотрен накопитель электрической энергии, с помощью которого потребители снабжаются электрической энергией, пока генератор не сможет выполнять это в одиночку. Причем этот накопитель энергии может выполняться с меньшими размерами, так как он не требуется во время всего движения средства передвижения.
Предпочтительно применяется генератор, который может применяться в двух направлениях, так как при этом транспортировочное устройство может эксплуатироваться в маятниковом режиме.
Когда накопитель электрической энергии на средстве передвижения на первой станции заряжается с помощью зарядного устройства, снабжаемого электричеством от станции, генератор может выполняться с меньшими размерами, так как он не должен, или по меньшей мере только в меньшей степени должен выполнять зарядку накопителя энергии. При этом вследствие изначально меньшего накопителя энергии для зарядки накопителя электрической энергии требуется также меньше электрической мощности, что также упрощает зарядное устройство на станции.
Чтобы можно было использовать избыточную электрическую энергию генератора, предпочтительно предусмотрено, что накопитель электрической энергии на средстве передвижения во время второй фазы движения заряжается от генератора.
Нагрузка накопителя энергии может снижаться, когда по меньшей мере один электрический потребитель средства передвижения во время пребывания средства передвижения на станции и/или во время первой фазы движения целиком или частично отключается.
Когда по меньшей мере один электрический потребитель средства передвижения снабжается электрической энергией только от генератора, в частности, такие потребители, кратковременный отказ которых приемлем, и предпочтительно потребители, имеющие очень высокую потребность в энергии, могут снабжаться только от генератора, чтобы снизить нагрузку накопителя энергии.
Когда движутся по меньшей мере два связанных друг с другом средства передвижения, предпочтительно, когда по меньшей мере один потребитель одного из двух средств передвижения снабжается электрической энергией от другого средства передвижения, когда энергоснабжение одного средства передвижения отказывает. Таким образом, по меньшей мере ограниченно, может поддерживаться эксплуатация транспортировочного устройства, когда на одном средстве передвижения возникает неисправность, в частности накопителя энергии или генератора.
Ниже настоящее изобретение поясняется подробнее со ссылкой на фиг.1–4, на которых в качестве примера, схематичным и не ограничивающим образом показаны предпочтительные варианты осуществления изобретения. При этом показано:
фиг.1: предлагаемое изобретением транспортировочное устройство;
фиг.2: средство передвижения транспортировочного устройства на станции, имеющее зарядное устройство;
фиг.3: принцип действия транспортировочного устройства и
фиг.4: схема электрических соединений средства передвижения транспортировочного устройства.
На фиг.1 схематично изображено движущееся на канатной тяге транспортировочное устройство 1 в виде рельсовой канатной дороги для транспортировки людей. Транспортировочное устройство 1 включает в себя по меньшей мере одно средство 2 передвижения, которое движется туда и обратно между первой станцией 3 и (на фиг.1 только обозначенной) второй станцией 4. Для этого средство 2 передвижения связно с приводным канатом 5 (либо зафиксировано с зажатием, либо связано разъемно), и привод каната 5 осуществляется обозначенным приводом 6 каната, например, электродвигателем, для движения средства 2 передвижения. Например, канат циркулирует между первой станцией 3 и второй станцией 4, и направление движения средства 2 передвижения определяется направлением циркулирования каната 5. На средстве 2 передвижения расположено некоторое количество ходовых колес 8, которые обкатываются по стационарному пути 9 передвижения. Ходовые колеса 8 предпочтительно расположены на по меньшей мере одной ходовой части 7 средства 2 передвижения. Такие транспортировочные устройства 1 достаточно известны, поэтому здесь не будем останавливаться на них подробнее.
Для снабжения электрической энергией средства 2 передвижения на средстве 2 передвижения предусмотрен по меньшей мере один электрический генератор 10, который во время движения средства 2 передвижения вырабатывает необходимую для электрических потребителей 11 средства 2 передвижения электрическую энергию. При этом характерными электрическими потребителями 11 являются устройства управления для дверей, устройств безопасности и контроля, радио, систем развлечений (экранов), установки кондиционирования, отопления, освещения, вентиляторов и т.д. При этом средство 2 передвижения расходует относительно высокий электрический ток, характерным образом из электрической бортовой сети 12, как правило, с постоянным напряжением 12 В или 24 В.
Генератор 10 вырабатывает электрическую энергию из относительного движения между средством 2 передвижения и путем 9 передвижения. Для этого возможны, конечно, разные варианты осуществления, что, однако, является несущественным для изобретения. Например, по меньшей мере на одном ходовом колесе 8 мог бы быть предусмотрен генератор ступицы колеса. Также на средстве 2 передвижения могло бы быть предусмотрено фрикционное колесо, которое обкатывается либо по ходовому колесу 8, либо по пути 9 передвижения, и которое осуществляет привод генератора 10. При этом между фрикционным колесом и генератором 10 может быть также, конечно, предусмотрена передача любой конструкции, например, с геометрическим или с силовым замыканием или гидравлическая передача для опосредствованного привода генератора 10 от фрикционного колеса. Могут быть также, конечно, предусмотрены несколько генераторов 10 на средстве передвижения, чтобы можно было, с одной стороны, уменьшить конструктивный размер, а с другой стороны, предоставлять необходимую электрическую энергию. Но могли бы также с целью редундантности применяться несколько генераторов 10, чтобы при отказе одного генератора 10 обеспечивать снабжение от другого генератора 10.
Совсем особо предпочтительно предусмотрен генератор 10, который может эксплуатироваться в двух направлениях что позволяет эксплуатировать транспортировочное устройство 1 в маятниковом режиме, при котором средство 2 передвижения движется туда и обратно между станциями 3, 4 по одному и тому же пути 9 передвижения.
Генератор 10 вырабатывает достаточно электрической энергии для снабжения потребителей 11 только начиная с определенной скорости средства 2 передвижения. Эта предельная скорость зависит, в частности, от конструкции генератора 10 и от варианта осуществления привода генератора 10, но может считаться известной.
На средстве 2 передвижения расположен также по меньшей мере один накопитель 13 электрической энергии, который тоже соединен с электрической бортовой сетью 12. При этом электрический накопитель 13 энергии спроектирован таким образом, что с его помощью по существу электрические потребители могут снабжаться электрической энергией. При этом электрический накопитель 13 энергии обеспечивает электроснабжение, выходящее за рамки чисто аварийного снабжения средства 2 передвижения, при котором снабжаются только самые необходимые электрические потребители 11. Для аварийного снабжения снабжаются, как правило, только релевантные для безопасности электрические потребители 11, такие как, например, устройства связи, безопасности, управления и контроля, в то врем как другие потребители 11, такие как, например, отопление, вентиляция, кондиционирование, свет, развлечения и пр. отключаются. Но с помощью накопителя 13 электрической энергии должны, в частности, снабжаться электрической энергией и эти потребители 11. Но могло бы быть также предусмотрено, чтобы определенные потребители 11', в частности такие, кратковременный отказ которых приемлем, предпочтительно потребители, имеющие особенно высокий расход энергии, такие как, например, установка кондиционирования или электрическое отопление, вообще снабжались не от накопителя 13 электрической энергии, а только от генератора 10.
По меньшей мере на одной станции 3, 4 может быть также предусмотрено зарядное устройство 20, с помощью которого может заряжаться накопитель 13 электрической энергии средства 2 передвижения, как поясняется с помощью фиг.2. Зарядное устройство 20 соединяется на станции 3 с накопителем 13 электрической энергии для его зарядки. Для этого зарядное устройство 20 может быть, конечно, выполнено различным образом. В простейшем случае накопитель 13 электрической энергии непосредственно соединен с надлежащим зарядным напряжением через электрический контакт. Но между станцией 3 и средством 2 передвижения могла бы быть также предусмотрена бесконтактная передача энергии, например, индуктивная передача энергии. Но вследствие только короткого, как правило, пребывания на станции средства 2 передвижения ограничено также имеющееся в распоряжении время для зарядки накопителя 13 электрической энергии. Поэтому для зарядки часто необходимы очень высокие плотности мощности, из–за чего является предпочтительным мощное зарядное устройство 20, например, как изображено на фиг.2.
На станции 3, на которой должна осуществляться зарядка, в показанном варианте осуществления фиг.2 предусмотрен стационарный провод 15, например, токоведущая шина или надземная линия, также многофазная, который подключен к внешнему токоснабжению, например, переменному напряжению 3 х 400 В или 3 х 690 В. На средстве 2 передвижения предусмотрен токоприемник 16, который при въезде средства 2 передвижения на станцию 2 контактирует со стационарным проводом 15. Снимаемое со стационарного провода 15 напряжение через зарядный прибор 14 зарядного устройства 20, например, в виде выпрямителя для выпрямления питающего напряжения до напряжения батареи, соединяется с накопителем 13 электрической энергии для зарядки.
Когда генератор 10 является достаточно мощным, то можно было бы также обойтись без зарядного устройства 20 на станции 3. В этом случае накопитель 13 электрической энергии мог бы заряжаться через генератор 10, что может тогда осуществляться только во время движения средства 2 передвижения. Для этого, конечно, накопитель 13 электрической энергии должен выполняться с соответствующими размерами, так как тогда снабжение потребителей 11 средства 2 передвижения на станции 3 также должно было бы осуществляться через накопитель 13 электрической энергии. Зато можно было бы обойтись без стационарного провода 15 на станции 3 и без его внешнего токоснабжения.
Теперь принцип действия транспортировочного устройства 1 поясняется со ссылкой на фиг.3. При этом транспортировочное устройство 1 представляет собой двухколейное движущееся на канатной тяге транспортировочное устройство 1, при этом по каждой колее с помощью принадлежащего ему каната 5, 5' движется средство 2, 2' передвижения. Например, средства 2, 2' передвижения находятся в пути в противоположных направлениях в маятниковом режиме, что возможно с помощью эксплуатируемого в двух направлениях генератора 10. Ниже принцип действия без ограничения общности поясняется только в отношении средства 2 передвижения.
На первой станции 3 электрические потребители 11 средства 2 передвижения снабжаются от накопителя 13 электрической энергии. Опционально накопитель 13 электрической энергии в станции 3 заряжается посредством зарядного устройства 20, например, когда накопитель 13 электрической энергии на станции 3 соединяется со стационарным проводом 15. При этом средство 2 передвижения на станции 3 предпочтительно стоит неподвижно, например, чтобы позволить людям входить или выходить. Но средство 2 передвижения может также двигаться через станцию 3 с очень низкой скоростью, так чтобы был еще возможен вход или выход. При выезде средства 2 передвижения от станции 3 средство 2 передвижения должно ускоряться до желаемой скорости транспортировки. При этом после станции 3 есть участок A1 пути, на котором средство 2 передвижения ускоряется, но накопитель 13 электрической энергии средства 2 передвижения (если предусмотрен) больше не заряжается. Во время этой первой фазы движения средство 2 передвижения не может снабжаться от одного только электрического генератора 10, потому что необходимая относительная скорость между средством 2 передвижения и путем 9 передвижения, и вместе с тем также частота вращения генератора 10 еще слишком мала. Только начиная с определенной предельной скорости генератор 10 вырабатывает необходимую электрическую энергию для одиночного снабжения электрических потребителей 11 средства 2 передвижения. Эта предельная скорость, конечно, не обязана быть скоростью транспортировки, с которой средство 2 передвижения движется между станциями 3, 4. При этом на протяжении участка A1 пути может осуществляться совместное снабжение потребителей 11 с помощью накопителя 13 электрической энергии и генератора 10, при этом доля генератора 10 во время ускорения средства передвижения непрерывно возрастает от 0 до 100%. Но может быть также предусмотрено, чтобы энергоснабжение переключалось с накопителя 13 электрической энергии на генератор 10, когда генератор 10 может поставлять необходимую энергию. На следующей за первой фазой второй фазе движения средство 2 передвижения проходит участок A1 пути обратно, и при этом средство 2 передвижения снабжается электрической энергией от одного только по меньшей мере одного генератора 10 на средстве 2 передвижения.
На первой фазе движения могло бы быть также предусмотрено подключение или пошаговое подключение определенных потребителей 11 только тогда, когда доля генератора 10 достаточна велика, для ограничения нагрузки накопителя 13 электрической энергии. При этом потребители 11, имеющие высокое потребление энергии, могут подключаться только к концу первой фазы движения, в то врем как другие сразу же снабжаются электрической энергией.
При приближении к следующей станции 4 средство 2 передвижения замедляется, так что начиная с определенной скорости не может осуществляться электроснабжение от одного только генератора. Причем на этом участке A3 пути перед станцией 4 на третьей фазе движения, которая, по существу, соответствует первой фазе движения, электроснабжение снова осуществляется совместно от накопителя 13 электрической энергии и генератора 10 или только с помощью накопителя 13 электрической энергии, пока средство 2 передвижения не въехало на станцию 4. Для третьей фазы движения имеет место, по существу, то же, что уже изложено выше для первой фазы движения. Также на станции 4 накопитель 13 электрической энергии мог бы заряжаться, как описано.
Конечно, в транспортировочном устройстве 1 могли бы быть предусмотрены также больше двух станций 3, 4, что, однако, не изменяет принципиального способа эксплуатации.
Может быть также предусмотрено, чтобы средство 2 передвижения на станции 4, в частности когда речь идет о промежуточной станции, не останавливалось, а двигалось через станцию 4 с медленной скоростью. В этом случае электроснабжение средства 2 передвижения тоже могло бы осуществляться с помощью накопителя 13 электрической энергии. Но мог бы быть также предусмотрен стационарный провод 15, который распространяется от станции перед и позади станции 4, так чтобы через этот стационарный провод 15 осуществлялось электроснабжение в области промежуточной станции. При этом мог бы также, конечно, снова заряжаться накопитель 13 электрической энергии.
Примерная схема электрических соединений средства 2 передвижения изображена на фиг.4. На бортовой сети 12, здесь, например, 24 В DC, висят электрические потребители 11 средства 2 передвижения. К бортовой сети 12 подключен также накопитель 13 электрической энергии. Бортовая сеть 12, соединена, кроме того, с электрическим генератором 10, например, через преобразователь 21. При эксплуатации средства 2 передвижения на протяжении участка A2 пути генератор 10 вырабатывает электрическую энергию, которая поступает в бортовую сеть 12 для снабжения электрических потребителей 11. Избыточная энергия может использоваться для зарядки накопителя 13 электрической энергии. В изображенном примере осуществления предусмотрена промежуточная шина 22, которая соединена с бортовой сетью 12. Генератор 10 запитывает в промежуточную шину 22. На участке A1 пути при этом варианте осуществления энергоснабжение осуществляется совместно от накопителя 13 электрической энергии и генератора 10, при этом оба запитывают в бортовую сеть 12. Чем меньше частота вращения генератора 10, тем меньше выходное напряжение на преобразователе 21 генератора 10. Когда выходное напряжение на преобразователе 21 генератора 10 меньше напряжения накопителя 13 электрической энергии, накопитель 13 электрической энергии автоматически берет на себя одновременно часть снабжения потребителей 11.
На станции 3 предусмотрен стационарный провод 15, который контактируется средством 2 передвижения, например, через токоприемник 16. В средстве передвижения предусмотрена сеть 23 снабжения, которая питается от стационарного провода через токоприемник, и которая предоставляет в средстве 2 передвижения питающее напряжение, например, 3 х 400 В. Необходимое при известных обстоятельствах преобразование снимаемого со стационарного провода 15 напряжения в питающее напряжение в средстве 2 передвижения достаточно известно и на фиг.4 не изображено. Из сети 23 снабжения через зарядный прибор 14, здесь выпрямитель 24, бортовая сеть 12 питается для снабжения электрических потребителей 11 и для зарядки накопителя 13 электрической энергии, здесь через промежуточную шину 22.
Могут быть также предусмотрены электрические потребители 11', которые снабжаются не непосредственно от накопителя 13 электрической энергии, а либо от генератора 10, либо от сети 23 снабжения, в зависимости от того, находится ли средство 2 передвижения на станции 3 или на участке A2 пути. Но это возможно только при потребителях 11', у которых нет негативных последствий (в частности, в отношении безопасности), когда энергоснабжение на короткое время отказывает, и которые выдерживают много циклов ВКЛ/ВЫКЛ. На участке A1 пути, который, однако, как правило, очень уж короткий, такие потребители 11' не снабжались бы электрической энергией. Характерным потребителем 11', который мог бы эксплуатироваться таким образом, было бы электрическое отопление, которое, хотя и требует большого количества электрической энергии, но при этом не имеет негативных последствий, когда его энергоснабжение на короткое время и часто отказывает.
С помощью транспортировочного устройства 1 мог бы также двигаться поезд из нескольких отдельных, связанных друг с другом средств 2 передвижения (обозначено на фиг.4). В этом случае сеть 23 снабжения могла бы быть проведена через все средства 2 передвижения поезда, например, посредством надлежащих электрических соединений 25 между средствами передвижения (обозначено на фиг.4). При этом только на одном средстве 2 передвижения должен был бы быть предусмотрен токоприемник 16. При нормальной эксплуатации каждое средство 2 передвижения снабжается электрической энергией, как описано выше. При отказе бортовой сети 12 средства 2 передвижения, например, вследствие неисправного накопителя 13 электрической энергии или неисправного генератора 10, могли бы отказать все потребители 11 этого средства 2 передвижения. Чтобы предотвратить это, между средствами 2 передвижения поезда может быть предусмотрена электрическая вспомогательная шина 26 питания (обозначено на фиг.4), которая в случае неисправности соединяет бортовые сети 12 двух средств 2 передвижения, например, с помощью выключателей. При этом по меньшей мере релевантные для безопасности потребители неисправного средства 2 передвижения могут продолжать снабжаться электрической энергией через другое средство 2 передвижения.