缆线牵引的运输设备和用于操作缆线牵引的运输设备的方法与流程

本发明涉及一种运输设备，该运输设备包括耦合至用于在第一车站与第二车站之间运输车辆的运输设备的驱动缆线的至少一台车辆，由此至少一个发电机被设置在车辆上，该至少一个发电机在车辆正在移动时生成电能以便为车辆的电气负载供应电力。此外，本发明涉及一种用于操作这样的运输设备的方法。

用于运输乘客或物体的运输设备是已知的，其中该运输设备的车辆不具有其自己的驱动。在该情形中，车辆由外部固定驱动来驱动。这些通常被设计为缆线牵引的运输设备，其中车辆被永久地夹紧或耦合至循环缆线并且随缆线一起移动。此类运输设备的示例是缆索铁道、架空电车轨道(架空索道)或缆线铁路(通常也被称为“大众运输工具”或“缆线班车”)。此类系统可以包括一个或多个轨道，并且一台或多台车辆可以同时(也在一条路线上)被移动。车辆按循环移动或可逆移动在两个车站之间移动。

在现代运输设备的车辆上，尤其是在用于运输乘客的设备上，布置了数个电气负载。因此，车辆必须包括电能供应，以便为电气负载供应电能。在其中车辆通常处于静止或仅非常缓慢地移动的车站中，电能可以被非常容易地从外部供应(例如借助于母线或架空线、借助于闭合的电接触)，但是也可以被无线地(例如感应地)供应。然而，此类运输设备被长距离地伸展，且因此在实践中通常难以确保在该距离上为车辆供应能量。

为此可以考虑车辆上的高效电能存储。然而，这些将必须被恰适地确定尺寸，这导致大而重的能量存储。同样，难以在车站中对此类能量存储进行充电，因为这将需要非常高的电流和功率。

为了向这种类型的运输设备的车辆供应能量，因此通常还沿着车辆的整个行驶距离设置母线或架空线。车辆借助于合适的电流收集器(其经由该电流收集器接收必要的电能)与母线或架空线相接触。因此，可以从车辆上完全省去能量存储，或者如果故障发生的话，则仅小的能量存储将必须被提供用于为车辆供应应急电力。然而，此类母线或架空线安装起来复杂并且还由于母线或架空线与电流收集器之间的高度磨损而需要定期维护。话虽如此，在母线或架空线中也总是存在电流收集器脱轨和电击或接地故障的风险，并且因此此类设计还易受故障影响，并对操作安全提出了高需求。

还已知，在此类运输设备的车辆上布置发电机，该发电机可操作地连接至车辆的车轮，以便借助于车轮的移动生成电流。其示例可以在ep1992539b1或ep2623389b1中找到。虽然这增加了车辆的工作量，但是所述车辆因此可以自身生成其电气负载所需的电能。在该情形中，可以从车辆中省去用于为电气负载供应电力的电能存储，或者仅需要提供小的能量存储以便在紧急情况下为车辆供应电力。该解决方案尤其适用于其中车辆在长的行驶距离上(即，例如在虑及电能的连续供应的架空索道或缆索铁道中)连续地移动的运输设备。然而，如果车辆频繁停靠或在较短的行驶距离的情况下(因为这是对于缆索铁道经常的情况)，则该解决方案不一定适用，因为车辆上的发电机当然只能在车辆正在移动时生成电能。

因此，本发明的一个目的是提供一种运输设备和一种用于操作运输设备的方法，该运输装备和方法始终确保借助于简单的技术手段将足够量的电能供应给该运输设备的车辆。

该方法的目的通过以下来达成：在其中车辆被加速至限速驶出车站或者相反地从限速减速驶入车站的第一移动阶段期间，通过车辆的电能存储或通过电能存储和发电机两者在第一车站外部为车辆的电气负载供应电力，并且在随后的第二移动阶段中，当所述车辆以大于限速的速度移动时，通过发电机为车辆供应电能。该运输设备的特征在于，电能存储被设置在车辆上，并且当车辆被加速至限速驶出车站时或者相反地从限速减速驶入车站时，电能存储或电能存储与发电机一起为车辆的电气负载供应电能，并且当所述车辆以大于限速的速度移动时，发电机为车辆的电气负载供应电能。

因此，可以省去用于为车站外部的运输设备的车辆供应能量的母线或架空线，这些母线或架空线过去常常是惯用的且易受故障影响。然而，同样没有必要提供大的电能存储以确保车站之间的能量供应。车辆上的发电机为此被使用。电能存储被设置在车辆上以便闭合随发电机而存在的供电间隙，借助于该供电间隙为负载供应电能直到发电机可以自己接管为止。因此，该能量存储可以被设计得更小，因为它在车辆正在移动的整个时间期间并不需要。

优选地使用可以在两个方向上使用的发电机，因为运输设备因此可以以可逆移动的方式来操作。

如果在第一车站中通过由该车站供应电力的充电设备对车辆上的电能存储进行充电，则可以将发电机设计得更小，因为其不必接管对能量存储进行充电，或者至少只有必要较小程度地接管对所述存储进行充电。由于本来较小的能量存储，故因此需要较少的电力用于对能量存储进行充电，这也简化了车站中的充电设备。

为了能够使用来自发电机的多余电能，在第二移动阶段期间，车辆上的电能存储有利地由发电机来充电。

如果当车辆在车站中进行停靠时和/或在第一移动阶段期间车辆的至少一个电气负载要么完全要么部分地被关闭，则能量存储上的负担可被降低。

如果仅借助于发电机为车辆的至少一个电气负载供应电能，特别是可以容忍其短暂切断的负载，并且优选地具有非常高的能量需求的负载可以仅借助于发电机来供电，以便减少施加在能量存储上的负担。

如果使彼此耦合的至少两台车辆移动，则如果将给一台车辆的能量供应切断，则两个车辆之一的至少一个负载有利地由另一车辆来供应电能。如果在车辆上，尤其是在能量存储或发电机中发生故障，则这可以至少在有限的程度上维持运输设备的操作。

下面将参考图1至图4更详细地解释本发明，图1至图4通过示例的方式示意性地且非限制性地示出了本发明的有利实施例，其中：

图1示出了根据本发明的运输设备，

图2示出了在包括充电设备的车站中的运输设备的车辆，

图3示出了运输设备的操作模式，以及

图4示出了运输设备的车辆的电路图。

图1是用于运输乘客的缆线铁路形式的缆线牵引运输设备1的示意图。运输设备1包括至少一台车辆2，其在第一车站3与第二车站4(仅在图1中示出)之间来回移动。为此目的，车辆2被耦合至驱动缆线5(或永久地夹紧或可释放地耦合)，并且缆线5借助于缆线驱动6(例如，电动机)来驱动以便使车辆2移动。例如，缆线在第一车站3与第二车站4之间循环，并且车辆2的移动方向由缆线5的循环方向来确定。在车辆2上布置多个车轮8，它们在固定路线9上滚动。车轮8优选地布置在车辆2的至少一个底架7上。此类运输设备1是众所周知的，且因此这里将不进行更详细的讨论。

为了向车辆2供应电能，在车辆2上设置至少一个发电机10，该发电机在车辆2正在移动时生成车辆2的电气负载11所需的电能。典型的电气负载11是用于门的控制设备、安全和监视设备、收音机、娱乐系统(屏幕)、空调系统、供暖系统、照明系统、风扇等。因此，车辆2需要通常来自车载电网12的相对较高的电流，一般是12v或24v的直流电压。

发电机10从车辆2与路线9之间的相对移动生成电能。当然，对此不同的设计是可能的，但这与本发明无关。例如，轮毂发电机可以被设置在至少一个车轮8上。同样地，可以在车辆2上设置摩擦轮，该摩擦轮在车轮8上或在路线9上滚动并且驱动发电机10。当然也可以在摩擦轮与发电机10之间设置任何类型的传动装置，例如正或非正或液压传动装置，以便借助于摩擦轮间接地驱动发电机10。当然，也可以在车辆上设置多个发电机10，以便一方面使尺寸最小化并且另一方面能够提供必要的电能。然而，也可以将多个发电机10用于冗余目的，以便确保如果一个发电机10发生故障，则借助于不同的发电机10来供应电力。

尤其有利的是，提供了可以在两个方向(这允许以可逆移动来操作运输设备1)上被驱动的发电机10，由此车辆2在相同的路线9上在车站3、4之间来回移动。

发电机10仅在车辆2的特定速度之上生成足够量的电能，以便为负载11供应电力。该限速尤其取决于发电机10的类型和发电机10的驱动设计，但是可以假定为已知的。

至少一个电能存储13还被布置在车辆上，该车辆也被连接至车载电网12。电能存储13被设计成使得可以基本上借助于所述能量存储为电气负载11供应电能。因此，电能存储13保证了电力供应，该电力供应超出了仅用于紧急情况的对车辆2的电力供应，在紧急情况下，仅为基本电气负载11供应电力。在供应紧急电力的情况下，通常仅为与安全相关的电气负载11(诸如通信、安全、控制和监视设备)供应电力，而其他负载11(诸如加热器、风扇、空调、照明、娱乐等)则被关闭。然而，电能存储13旨在也能够尤其也向此类负载11提供电能。然而，某些负载11’，尤其是可以容忍其短时切断的那些负载，优选地具有特别高的能量消耗的负载(诸如空调系统或电加热器)通常也无法通过电能存储13被供电，而是仅由发电机10供电。

充电设备20也可以被设置在至少一个车站3、4中，该至少一个车站3、4被用来对车辆2的电能存储13进行充电，如基于图2所解释的。充电设备20被连接到车站3中的电能存储13以便对其充电。为此目的，充电设备20当然可以具有不同的设计。在最简单的情形中，电能存储13借助于电接触来被直接地连接到合适的充电电压。然而，也可以在车站3与车辆2之间设置非接触式能量传递(例如感应式能量传递)用于充电目的。然而，因为车辆2通常仅在车站中进行停靠达短的时间量，因此可用于给电能存储13充电的时间也受到限制。因此，经常需要非常高的功率密度以对所述能量存储进行充电，且因此例如如图2中所示的强大的充电设备20是有利的。

在图2中示出的实施例中，在车站3中设置有包括固定多相导体在内的固定导体15(例如母线或架空线)，所述能量存储旨在车站3中进行充电，该导体被连接到外部电源，例如3×400v或3×690v交流电压。电流收集器16被设置在车辆2上，当车辆2进入车站3时该电流收集器16与固定导体15相接触。为了充电，固定导体15的电压借助于充电设备20的充电器14被连接到电能存储13，该充电设备20的充电器14例如采取用于将供电电流整流为电池电压的整流器的形式。

如果发电机10可以提供足够的电力，则车站3中的充电设备20也可以被省去。在该情形中，可以借助于发电机10对电能存储13进行充电，这于是可仅在车辆2正在移动时发生。为此目的，电能存储13当然需要被恰适地确定尺寸，因为接着将同样必须借助于电能存储13在车站3中为车辆2的负载11供应电力。因此，可以省去车站3中的固定导体15和给它的外部电流供应。

现在将参考图3说明运输设备1的操作。所示的运输设备1是双轨缆线牵引式运输设备1，而诸如所描述的车辆2、2’通过相关联的缆线5、5’在每个轨道上移动。车辆2、2’例如在相反方向上以可逆移动的方式行驶，这借助于可在两个方向上操作的发电机10而变得可能。下面将仅参考车辆2来解释该操作，而不会失去一般性。

在第一车站3中，车辆2的电气负载11由电能存储13供应电力。任选地，借助于充电设备20在车站3中对电能存储13充电，例如通过将车站3中的电能存储13连接至固定导体15。为此，车辆2优选地在车站3中处于静止状态，例如以便允许乘客上下车。然而，车辆2也可以以非常低的速度移动通过车站3，因此上下车仍是可能的。当车辆2离开车站3时，车辆2必须被加速到期望的运输速度。因此，在车站3之后设置路线段a1，车辆2沿该路线段a1被加速，但是车辆2的电能存储13(如果提供的话)不再被充电。在该第一移动阶段期间，不能单独通过发电机10向车辆2供应电力，因为车辆2与路线9之间所需的相对速度以及发电机10的转速仍然过低。发电机10仅在大于特定限速时才生成用于其本身为车辆2的电气负载11供应电力的必要电能。然而，该限速当然不必是车辆2在车站3、4之间移动的运输速度。因此，可以通过电能存储13和发电机10两者沿路线段a1为负载11供应电力，由此由发电机10提供的比例随着车辆的加速从0％连续地增加到100％。然而，一旦发电机10可以供应必要的能量，就也可以将能量的供应从电能存储13切换到发电机10。在跟随第一移动阶段的第二移动阶段中，车辆2在路线段a2上行驶，并且仅通过车辆2上的至少一个发电机10来为车辆2供应电能。

在第一移动阶段中，仅当发电机10的参与足够大以限制施加在电能存储13上的应力时，才可以接通特定负载11，或者可以以逐步方式接通特定负载11。作为结果，具有高能量需求的负载11只能例如在朝向第一移动阶段的结束被接通，而其他负载则立即被供应电能。

当迫近下一个车站4时，车辆2被减速，以使得不再能够仅以特定速度由发电机10单独供电。在车站4之前的该路线段a3中，在基本上与第一移动阶段相对应的第三移动阶段中，负载11因此再次借助于电能存储13和发电机10两者或者仅借助于电能存储13来被供电，直到车辆2已进入车站4。与已在上面针对第一移动阶段提到的基本上相同的内容适用于第三移动阶段。如所描述的，电能存储13也可以在车站4中被充电。

当然，在运输设备1中也可以设置两个以上车站3、4，但是这并没有改变基本的操作方式。

另外，车站4中的车辆2，尤其是如果所述站是中间站的话，可以不停靠而是以低速移动通过车站4。在该情形中，车辆2同样可以借助于电能存储13被供电。然而，也可以设置固定导体15，该固定导体15在车站4的前部和后部延伸出该车站，以使得借助于该固定导体15在中间车站的区域中供电。在该情形中，电能存储13当然也可以被充电。

车辆2中的电线的示例在图4中被示出。车辆2的电气负载11被连接至车载电力系统12，在该情形中，例如为24vdc。电能存储13也被连接至车载电源系统12。车载电源系统12也例如借助于电压转换器21被连接到发电机10。在车辆2沿路线段a2运行期间，发电机10生成电能，该电能流入车载电源系统12中以便为电气负载11供应电力。多余能量可被用来对电能存储13充电。在所示的实施例中，提供了连接到车载电源系统12的中间总线22。发电机10馈入到中间总线22。在该实施例中，借助于电能存储13和发电机10两者在路线段a1中供应能量，由此两者都馈入到车载电源系统12中。发电机10的转速越低，发电机10的电压转换器21处的输出电压越低。如果发电机10的电压转换器21处的输出电压小于电能存储13的电压，则电能存储13自动接管向负载11供应电力的部分任务。

固定导体15被设置在车站3中，车辆2例如借助于电流收集器16与固定导体15相接触。在车辆中设置供电网络23，该供电网络23借助于电流收集器由固定导体15供应电力，并且在车辆2中提供供电电压，例如3×400v。将固定导体15处的电压转换成车辆2中的供电电压(这可以是必要的)是众所周知的，并且未在图4中示出。在该情形中，经由中间总线22、借助于充电器14(在该情形中为整流器24)从供电网络23为车载电源系统12供应电力，该车载电源系统12为电气负载11供应电力并对电能存储13充电。

也可以设置不由电能存储13直接供电的而是由或发电机10或从供电网络23供电(这取决于车辆2是在车站3中还是在路线段a2上)的电气负载11’。但是，这对于在能量供应短暂切断时不具有任何负面效应(尤其是在安全方面)且禁得起许多开/关周期的负载11’是可能的。此类负载11’将不在路线段a1(然而其通常只有非常短的路程)上被供应电能。可以以这种方式操作的典型负载11’将是电加热器，尽管需要大量电能，但是在频繁地短暂中断其能量供应的情况下其不具有负面效应。

由彼此耦合的若干分开的车辆2组成的列车也可以借助于运输设备1移动(图4中示出)。在该情形中，供电网络23可以例如借助于车辆之间的适合电连接25(图4中指示)被引导通过列车的所有车辆2。电流收集器16将只须被设置在一台车辆2上。如上所述，在正常运行期间，为每台车辆2供应电能。如果例如由于有缺陷的电能存储13或有缺陷的发电机10而使一台车辆2的车载电力系统12中断，则该车辆2的所有负载11可能发生故障。为了防止这种情况，可以在列车的两台车辆2之间设置电气辅助电源总线26(图4中指示)，在发生故障的情况下，该电源总线26例如借助于开关连接这两台车辆2的车载电源系统12。作为结果，有缺陷的车辆2的至少与安全有关的负载可以继续借助于另一车辆2被供应电能。