Möglichkeiten der Optimierung an Stromabnehmerkontakten der Bahn

Abstract:
Durch den Einsatz moderner Kohlenstoff-Kupfer-Verbundwerkstoffe für Stromabnehmerkontakte der Bahn ist es möglich, über das Kontaktsystem Schleifleiste - Fahrdraht höhere Ströme zu übertragen. Damit kann den steigenden Anforderungen im internationalen Zugverkehr Rechnung getragen werden. Die zusätzliche Einlagerung von Kupfer im Vakuum-Imprägnierverfahren ist seit langem bekannt. Neu ist das Einbringen des Kupfers in Form von Maschennetzwerken, in einen Werkstoff für Schleifkontakte. Davon wird eine weitere Verringerung des integralen spezifischen elektrischen Widerstands erwartet. In allen Fällen kann sich der Füllstoff technologieabhängig geordnet oder stochastisch im Material verteilen, womit homogene bzw. inhomogene Werkstoffstrukturen erzielt werden können. Das elektrische Kontaktverhalten dieser Materialien beim Einsatz in Stromabnehmerkontakten kann durch die Füllstoffmenge und dessen räumlicher Orientierung signifikant beeinflusst werden. Das Ziel einer Optimierung derartiger Kontaktwerkstoffe ist in jedem Fall die Verwendung eines möglichst geringen Füllstoffanteils, um die Schleifkontaktmasse nur im notwendigen Maß zu erhöhen. Den Schwerpunkt der vorgestellten Untersuchungen bilden die Kontaktverhältnisse im besonders kritischen Fall "Stillstand" des Schienenfahrzeuges. Es werden Ergebnisse aus Messungen der Kontaktspannungen und -ströme zwischen Fahrdraht und Schleifleiste, der Kontakttemperaturen bei Variation äußerer Parameter wie z. B. des Anpressdruckes an einer Modellkontaktanordnung für verschiedene Schleifkontaktmaterialien vorgestellt. Anhand von Werkstoffanalysen der elektrisch belasteten Kontaktmaterialien lassen sich Grenzen bezüglich der zulässigen übertragbaren Ströme für verschiedene Materialvarianten angeben.