Fahrdrahtlose Energieüber-tragung bei Schienenfahr-zeugen des Vollbahnverkehrs

Abstract

Damit das fahrdrahtlose Energieübertragungssystem (FEÜ) eine Alternative zu den bestehenden Energieübertragungssystemen von Bahnfahrzeugen sein kann, muss das System für das gesamte Leistungsspektrum von Vollbahnen geeignet sein. Von entscheidender Bedeutung ist hierbei die an das System gestellte Höchstanforderung. Aus diesem Grund wurden ein Referenzfahrzeug der Ultra-Hochgeschwindigkeitszug NGT HGV für die Untersuchungen herangezogen, welcher im Rahmen des Projektes „Next Generation Train“ (NGT) am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwickelt wird. Dieser 202 m lange doppelstöckige Triebzug besteht aus zwei End- sowie acht Mittelwagen und erreicht eine Betriebsgeschwindigkeit von 400 km/h. Der maximale Gesamtleistungsbedarf des NGT HGV einschließlich Verluste sowie des Leistungsbedarfs für Hilfs- und Komforteinrichtungen beträgt ≈ 25 MW. Die Stromübertragung erfolgt bei Vollbahnen in der Regel über Oberleitungen und Stromabnehmer. Dieses Übertragungssystem ist durch eine Reihe betrieblicher Nachteile gekennzeichnet, die im Wesentlichen aus der kontaktbehafteten Stromübertragung resultieren. Zum einen führt die Stromübertragung über einen Gleitkontakt zum Verschleiß der Kontaktmaterialien. Zum anderen führt der Stromabnehmer zu einem erhöhten Energiebedarf infolge des aerodynamischen Widerstands und vor allem bei höheren Geschwindigkeiten zu signifikanten Schallemissionen. Hinzu kommt, dass das Übertragungssystem äußeren Einflüssen unterliegt, welche das Kontaktverhalten zusätzlich negativ beeinflussen und die Verfügbarkeit des Gesamtsystems einschränken können bis hin zum temporären Systemausfall. Aus den genannten Gründen ist es erstrebenswert, eine Alternative zu dem bisherigen System zu entwickeln. Ein berührungsloses Energieübertragungssystem kompensiert dabei die genannten Nachteile des konventionellen Stromabnehmer-Oberleitung-Systems. Aufgrund der Spezifika der Anwendung im Vollbahnbereich mit hohen Übertragungsleistungen wurde zu Projektbeginn festgelgt, dass die Energieübertragung induktiv nach dem transformatorischen Prinzip erfolgen soll.