AT516343A1 - Verfahren zum Ermitteln der Lage der Oberleitung bzw. der Stromschiene für Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Lage der Oberleitung bzw. der Stromschiene für Fahrzeuge, bei welchem die Oberleitung bzw. die Stromschiene optisch erfasst und die Lage an einer Messeinrichtung ermittelt wird. Zwecks Ermöglichen einer automatischen Messung erfolgt das Erfassen der Oberleitung bzw. der Stromschiene durch Messen der Reflexion von Laserstrahlen, wobei die Lage der Oberleitung bzw. der Stromschiene über die Lage der Lasereinheit in Bezug auf einen vorgegebenen Messpunkt ermittelt wird und die ermittelten Daten in eine Datenverarbeitungsanlage eingespeist werden. Dazu ist auf einem Wagen (1) ein vorzugsweise quer zur Vorschubrichtung montiertes Messlineal (3) vorgesehen, an welchem eine laseroptische Messeinrichtung (2) geführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Lage der Oberleitung bzw. derStromschiene für Fahrzeuge, bei welchem die Oberleitung bzw. die Stromschieneoptisch erfasst und die Lage an einer Messeinrichtung ermittelt wird, sowie auf eineVorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus DE 1262023 A1 geht eine transportable optische Vorrichtung zur Bestimmung derLageabweichung eines Fahrdrahtes elektrischer Bahnen von derGleismittelsenkrechten und zur gleichzeitigen Bestimmung der Fahrdrahthöhe über derSchienenoberkante hervor. Bei dieser bekannten Ausbildung wird über eine optischeEinrichtung der Fahrdraht anvisiert, wobei die optische Einrichtung ein Objektiv und einOkular aufweist, und die genaue Lage des Fahrdrahtes dann dadurch ermittelt wird,dass zwei im Okular erscheinende Bilder deckungsgleich übereinander gelegt werden.Eine solche Ausbildung ist insofern nachteilig, als einerseits ausreichendeLichtverhältnisse vorhanden sein müssen, die ein genaues Erkennen des Fahrdrahtesim Okular ermöglichen müssen. Außerdem bedarf es für die Bedienung dieses Geräteseiner besonders geschulten Fachkraft, da für das genaue Übereinanderlegen der imOkular aufscheinenden Bilder entsprechende Erfahrung und ein besonders geschultesAuge nötig ist. Weiters ist diese optische Messeinrichtung an einem Messbalkenmontiert, welcher quer über den Gleisstrang gelegt wird, und hinsichtlich der Lage zumGleis zentriert wird. Auch dies erfordert eine entsprechende Erfahrung.

Aus der DE 102011003495 A1 geht ein System mit einer Messschiene und einemMessgerät hervor, wobei an der Messschiene zumindest eine Recheneinheit, einNeigungsmessmittel und ein elektronisches Entfernungsmessmittel vorgesehen ist.Insbesondere betrifft das Gerät die Koppelung zwischen Messgerät und Messschiene.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung dereingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Lage der Oberleitungbzw. der Stromschiene selbsttätig ermittelt werden kann, ohne dass dabei eineBedienungsperson direkt am Gerät optisch die Lage und deren Übereinstimmung mitdem gemessenen Wert überprüft.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Erfassen derOberleitung bzw. der Stromschiene durch Messen der Reflexion von Laserstrahlenerfolgt, wobei die Lage der Oberleitung bzw. der Stromschiene über die Lage derLasereinheit in Bezug auf einen vorgegebenen Messpunkt ermittelt wird, wobei dieermittelten Daten in eine Datenverarbeitungsanlage eingespeist werden.

Dadurch ist ermöglicht, die Lage der Oberleitung bzw. der Stromschiene durchAbscannen eines Bereiches mittels des Laserstrahls zu ermitteln, wobei die nötigenDaten dann durch die Datenverarbeitungsanlage weiterverarbeitet werden.

Vorteilhafterweise kann nach erster Ermittlung der Lage der Erfassungsbereichmehrfach durchlaufen werden, wonach dann ein Mittelwert aller mittels der Lasereinheiterhobenen Daten errechnet und als Ergebnis gespeichert wird. Dadurch könnenallfällige Messungenauigkeiten aufgrund der Form der Oberleitung bzw. derStromschiene oder auch der umgebenden Bauteile ausgeschaltet werden. Weiterskönnen die gemessenen bzw. errechneten Lagedaten in der Datenverarbeitungsanlagemit gespeicherten Soll-Werten verglichen werden und gegebenenfalls die Lage derOberleitung bzw. der Stromschiene korrigiert werden. Damit kann rasch und genauermittelt werden, ob die Oberleitung bzw. die Stromschiene an der richtigen Position istbzw. kann dann die Oberleitung bzw. die Stromschiene genau anhand der ermitteltenDaten justiert werden. Um den vorgesehenen Messbereich entlang der Streckeeingrenzen zu können, kann der vorgesehene Messbereich mittels GPS angefahrenwerden. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Lage der Oberleitung bzw.der Stromschiene zusätzlich durch eine Videokamera erfasst und die Lasereinheit mitHilfe der Daten aus der Videokamera vorjustiert und/oder nachgeführt.

Das Messverfahren kann stationär an einem ausgewählten Punkt der Wegstrecke derFahrzeuge durchgeführt werden.

Alternativ kann mit dem Verfahren die Lage der Oberleitung bzw. der Stromschienekontinuierlich in einem bestimmten Abschnitt der Wegstrecke vermessen werden. Dazuwerden Daten über den Vorschub der Lasereinheit in Fahrtrichtung, die von einemDrehgeber und/oder einem Schrittmotor stammen können, in dieDatenverarbeitungsanlage eingespeist. Diese Drehgeber können an den Rädern einesFahrzeugs vorgesehen sein, auf dem die Lasereinheit montiert ist oder die einenWagen zieht, auf dem die Lasereinheit montiert ist. Alternativ sind Schrittmotorenund/oder Drehgeber an den Rädern des Wagens montiert, der die Lasereinheit trägt.Diese kontinuierliche Aufnahme der einzelnen Messungen erfolgt in einstellbarenAbständen, oder anhand von Sollwertvorgaben. Diese Messungen erlauben einegenaue und reproduzierbare Darstellung der Seitenlage und Höhenlage der Oberleitungoder der Stromschiene über einen frei wählbaren Abschnitt der Oberleitungs- oderStromschienen-Anlage.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des vorstehendenerfindungsgemäßen Verfahrens ist auf einem Wagen ein vorzugsweise quer zurVorschubrichtung montiertes Messlineal vorgesehen, an welchem eine laseroptischeMesseinrichtung geführt ist. Damit kann über die Position des Wagen und dem daraufbefindlichen Messlineal über die laseroptische Messeinrichtung die Lage derOberleitung bzw. der Stromschiene genau lokalisiert werden.

Vorteilhafterweise kann die laseroptische Messeinrichtung mittels eines Schrittmotorsentlang des Messlineals verstellbar sein, womit die selbsttätige Einstellung und genaueErmittlung der Lage möglich ist. Dabei können die laseroptische Messeinrichtung undder Schrittmotor zur Lageermittlung und/oder der Verstellung mit einerDatenverarbeitungsanlage verbunden und gegebenenfalls von dieser steuerbar sein.Dadurch ist ein selbsttätiges Agieren der Einrichtung bis zur Ausgabe der ermitteltenDaten möglich. Um das Gerät möglichst unabhängig arbeiten zu lassen, kann dieDatenverarbeitungsanlage über eine drahtlose Eingabe- und/oder Ausgabeeinrichtungauslesbar und/oder bedienbar sein. Es muss damit an der Messeinrichtung nicht ein geschultes Personal anwesend sein, sondern es reicht, wenn z.B. in einembenachbarten Fahrzeug oder dergleichen die ermittelten Daten ausgewertet werden.

Um auch das Messobjekt differenzieren zu können, also um getrennt die Lage desFahrdrahtes und des Tragseils bzw. der Klemmen oder Tragarme entsprechendermitteln zu können, kann der Strahl der laseroptischen Einrichtung winkelmäßigverstellbar sein. Damit ist ermöglicht, auch die Lage von vertikal übereinanderliegenden Drähten oder Halteorganen getrennt zu ermitteln. In besonders einfacherWeise kann dazu in der laseroptischen Messeinrichtung ein schwenkbarer Spiegel zurLenkung des Laserstrahls vorgesehen sein. Für schienengebundene Fahrzeuge kann bei einer Oberleitung an einemschienengeführten Wagen eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Seitenversatzesdes Wagens auf den Schienen vorgesehen sein, wobei die ermittelten Daten in dieDatenverarbeitungsanlage einspeisbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, dieEntfernung zwischen Spurkranz und Schienenflanke je nach Lage des Wagens in dieBerechnungen miteinzubeziehen. Dies ist insbesondere an jenen Strecken erforderlich,an welchen aufgrund der Abnützung Spurerweiterungen oder dergleichen aufgetretensind. Weiters kann an dem schienengeführten Wagen eine Neigungsmesseinrichtungvorgesehen sein, deren Daten ebenfalls in die Datenverarbeitungsanlage einspeisbarsind. Aufgrund der Neigung der Schienen ist nämlich ein winkelmäßiger Versatz derLage der Oberleitung bzw. der Stromschienen gegeben, wobei z.B. zur Ermittlung derFahrdrahthöhe in Bezug auf die Gleisoberkante Abweichungen auftreten können.

Schließlich kann zusätzlich eine laseroptische Einrichtung an dem das Messlinealtragenden Wagen vorgesehen sein, deren Laserstrahl horizontal in Richtung derLängsachse des Messlineals gerichtet ist. Dadurch ist es möglich, die genaue Lage desMessfahrzeuges z.B. in Bezug auf Tragmaste für die Fahrdrahtaufhängung oder aberzu anliegenden Bauteilen genau festzuhalten und auch die Entfernung zu diesen zubestimmen. Bevorzugt kann die zusätzliche laseroptische Einrichtung durch einen denLaserstrahl horizontal ablenkenden Zusatzspiegel gebildet sein. Schließlich kann füreine genaue Ortung des mit dem Messlineal versehenen Wagens an dem Messlinealein GPS-Gerät vorgesehen sein.

Bei einer besonderen Ausführungsform ist wenigstens eines der Räder jeder Seite desWagens mit einem weiteren Schrittmotor und/oder einem Drehgeber verbunden, derbzw. die mit der Datenverarbeitungsanlage verbunden ist bzw. sind. Durch die Datendes Schrittmotors bzw. des Drehgebers wird die Bewegung des Messsystems inFahrtrichtung des Fahrzeugs berücksichtigt und es kann über einen frei wählbarenAbschnitt der Oberleitungs- bzw. Stromschienenanlage die Lage der Oberleitung bzw.der Stromschiene kontinuierlich erfasst werden. Die Vorrichtung kann durch den/dieweiteren Schrittmotoren) selbstfahrend sein oder fremdbewegt ausgeführt sein, sodasssie durch Montage auf einem Fahrzeug, durch Anhängen an ein Fahrzeug oder manuellbewegt wird.

Dadurch, dass an jeder Seite des Wagens wenigstens eines der Räder mit demSchrittmotor bzw. dem Drehgeber verbunden ist, ist es auch möglich, unterschiedlicheWegstrecken, die durch Biegungen oder dergleichen gegeben sind, zu kompensieren,und zwar dadurch, dass das arithmetische Mittel zwischen der vom linken Rad und dervom rechten Rad gemessenen Wegstrecke ermittelt wird, was dann die tatsächlichzurückgelegte Wegstrecke ergibt.

Zusätzlich kann an der Messeinrichtung eine auf die Oberleitung bzw. Stromschienegerichtete Videokamera vorgesehen sein, wodurch mit der Aufzeichnung derVideobilder während der Messung auch alle Messpunkte und Sollwertmessungenbildlich dargestellt und ausgewertet werden können, und zwar handelt es sich dabei umdie Stützpunkte, Festpunkte, Hänger, Trenner, und dergleichen. Die Videobilder könnenauch dazu verwendet werden, um die laseroptische Messeinrichtung kontinuierlich undlangsam am Messlineal der Oberleitung bzw. der Stromschiene nachzuführen, umdiese nicht zu verlieren.

Bei Einsatz eines Triebfahrzeuges als Wagen kann das Messlineal an einer beliebigenStelle am Triebfahrzeug angeordnet sein, wobei es vorzugsweise dem Stromabnehmerunmittelbar benachbart angeordnet ist, wodurch infolge der Nähe zur Oberleitunggenauere Messungen erfolgen können.

Weiters kann die Vorrichtung weitere Messlaser oder einen oder mehrere Pendellaserenthalten, die zusätzlich oder alternativ dem Nachführen des Messlasers, vor allem beieiner kontinuierlichen Messung, dienen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, undzwar bei einer stationären Anwendung des Verfahrens zur Ermittlung der Oberleitungschienengebundener Fahrzeuge.

Fig. 2 ist eine schematische Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht derselben.

Fig. 4 gibt, ebenfalls schematisch, ein Gesamtbild der erfindungsgemäßen Vorrichtungaus Fig. 1 beim Messen der Oberleitung eines schienengebundenen Fahrzeugeswieder, wobei auch die Aufhängung der Oberleitung entsprechend gezeigt ist.

Fig. 5 gibt schematisch den Strahlenverlauf der laseroptischen Einrichtung beimErfassen des Fahrdrahtes einer Oberleitung eines schienengebundenen Fahrzeugeswieder.

Fig. 6 ist eine analoge Darstellung, jedoch bei Ermittlung der Lage des Tragseils einesFahrdrahtes.

Fig. 7 zeigt schematisch in Vorderansicht eine zusätzliche Ausbildung, mit welcher derSeitenversatz der Räder auf den Schienen ermittelbar ist.

Fig. 8 veranschaulicht eine Zusatzausbildung der laseroptischen Einrichtung zurMessung des Abstandes von einem Fahrdrahttragmast.

Fig. 9 zeigt analog der Fig. 8 eine derartige Messung, jedoch bei überhöhtem Gleis inKurven.

Fig. 10 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, undzwar bei einer Anwendung zur Ermittlung der Lage der Oberleitungschienengebundener Fahrzeuge in einem ausgewählten Abschnitt der Wegstrecke derFahrzeuge.

Fig. 11 ist eine schematische Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtunggemäß Fig. 10.

Auf einem Wagen 1 ist eine laseroptische Messeinrichtung 2 an einem Messlineal 3verstellbar angeordnet, wobei zur Verstellung der laseroptischen Einrichtung amMesslineal ein Schrittmotor 4 vorgesehen ist.

Als Stromquelle ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Batterie 5 vorgesehen, siekönnte jedoch durch eine herkömmliche Stromzufuhr ersetzt sein. Weiters ist amWagen 1 noch eine Steuerung 6 vorgesehen, die einerseits die Lage der laseroptischenMesseinrichtung 2 entlang des Messlineals 3 speichert und die ebenfalls über dieBatterien 5 mit Strom versorgt ist. Die Steuerung 6 ist über eine drahtlose Verbindungwie Funk, WLAN, Mobilfunktelefon und dergleichen mit einem mobilen Endgerät 7verbunden, über welches die ermittelten Daten abgelesen und auch die erforderlichenParameter eingegeben werden können.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist der Wagen 1 auf Rädern 8 mit Spurkränzen 9 für denVorschub auf einem Eisenbahngleis 10 ausgebildet. Durch die Führung des Wagens 1über die Spurkränze 9 der Räder 8 ist eine genaue Lage des Messlineals 3 in Bezugauf die zu messende Oberleitung gegeben. Für die Aufhängung der Oberleitung ist ein Tragmast 11 vorgesehen, von welchemAusleger 12 abstehen und die Oberleitung 13 oberhalb des Gleises festhalten. DieOberleitung besteht dabei aus einem Fahrdraht 14 und einem Tragseil 15, welches amAusleger 12 aufgehängt ist. Zwischen dem Tragseil 15 und dem Fahrdraht 14 sind herkömmliche Seilaufhängungen mit Fahrdrahtklemmen vorgesehen, die invorliegendem Fall nicht dargestellt sind.

In der laseroptischen Messeinheit 2 ist ein Spiegel 16 vorgesehen, der um eine querzum Messlineal 3 verlaufende horizontale Achse schwenkbar ist, damit einerseits eineAblenkung des von einem Lasergenerator 17 stammenden Strahles direkt auf denFahrdraht gerichtet und der reflektierte Laserstrahl gemessen werden kann. Soll, wie inFig. 6 dargestellt, auch die Lage und Höhe des Tragseils 15 in Bezug auf dieGleisanlage gemessen werden, dann wird der Spiegel 16 so verstellt, dass der vonLasergenerator 17 ausgesandte Laserstrahl am Fahrdraht 14 vorbei auf das Tragseil 15auftrifft und von diesem reflektiert wird, welcher reflektierte Strahl dann überdenSpiegel 16 wieder in den Lasergenerator bzw. den darin vorgesehenen Laserempfängergeleitet wird.

Wie aus Fig. 7 erkennbar sind an der Unterseite des Wagens 1 Entfemungslaser 18angebracht, mittels welchen die genaue Lage des Wagens 1 in Bezug auf die Gleise 10gemessen werden kann. Aufgrund des Spiels zwischen den radseitigen Flanken derSpurkränze 9 und den Innenflanken der Schienen ist eine exakte Festlegung derGleismitte über den Wagen 1 schwierig, da ein seitliches Ausweichen des Wagens 1 inBezug auf das Gleis 10 aufgrund des genannten Spiels auftritt. Dieser sogenannteSeitenversatz wird dann zur Korrektur der Messung mittels der laseroptischenEinrichtung 2 in Anrechnung gebracht.

In der Praxis ist es oft erwünscht, dass das Messlineal 3 genau im Bereich einesspeziell vorgegebenen Messpunktes, insbesondere eines Tragmastes 11, bei derMessung positioniert wird, zu welchem Zwecke die laseroptische Einrichtung 2 einenZusatzspiegel 19 enthält, der einen Laserstrahl, der vom Lasergenerator 17 auf denverstellbaren Spiegel 16 geleitet wird, in horizontaler Richtung parallel zum Messlinealrichtet, wobei dann im Bereich des Mastes 11 eine entsprechende Reflexion desLaserstrahls aufritt und der reflektierte Laserstrahl über den Zusatzspiegel 19, denSpiegel 16 zum Laserempfänger geleitet wird, der dann das entsprechende Signal überdie Steuerung 6 an die drahtlose Eingabe- / Ausgabeeinheit 7 weiterleitet.

Der Zusatzspiegel 19 ist ebenso wie der Spiegel 16 um eine horizontale inVorschubrichtung verlaufende Achse schwenkbar, damit im Falle einer Überhöhung desGleises in Kurven wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, ein horizontaler Laserstrahl inRichtung des Mastes 11 abgegeben werden kann, damit auch in diesen Fällen die Lageder Oberleitung in Bezug auf das Gleis ermittelt werden kann.

Die drahtlose Eingabe- / Ausgabeeinheit 7 ist dabei so konzipiert, dass sie nicht nurentsprechende Anzeigen auf einem Monitor ermöglicht, sondern dass mit dieserEingabe- / Ausgabeeinheit 7 auch Messprotokolle und auch Messdiagramme speicher¬und ausdruckbar sind.

Um zwischen den Messungen der Lage der Oberleitung bzw. der Stromschienedieselbe nicht zu verlieren, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eineVideokamera enthalten, die kontinuierlich die Oberleitung bzw. Stromschiene erfasst.

Mit Hilfe der Videobilder lässt sich die Messeinrichtung 2 nachführen und dieLasereinheit vorjustieren. Die Videokamera ist vorzugsweise auf der Messeinrichtung 2montiert, es ist aber auch eine andere Positionierung denkbar. Ferner können dieVideobilder auch an die Eingabe- / Ausgabeeinheit 7 übertragen und auf derselbenangezeigt werden.

Das Nachführen der Messeinrichtung und das Vorjustieren der Lasereinheit kann auchmit Hilfe zusätzlicher Messlaser bzw. eines oder mehrerer Pendellaser erfolgen.

Nachstehend werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung nochmalszusammenfassend dargestellt.

Die Messtoleranz eines Lasers ist in der Größenordnung von 5 Millimeter, wogegen beider bekannten Ausbildung bei welchen eine herkömmliche Lichtoptik angewendet wird,die Messtoleranz bei 20 Millimeter liegt.

Weiters ist das erfindungsgemäße Messverfahren vollautomatisch ausführbar und zwardadurch, dass mittels der laseroptischen Messeinrichtung der Bereich um denFahrdraht gescannt wird bis dieser den Laserstrahl reflektiert wird, wonach dann eine automatische Messung durchgeführt wird. Das Messgerät 6 kann dann entweder voneiner Hubbühne aus über das Bedienelement 7, was ein herkömmlicher Rechner, einNotebook, ein Tablet oder auch ein Mobilfunkgerät sein kann gesteuert. Dabei werdenpro Messung mehrere Durchläufe vorgenommen, wobei dann der Mittelwert aus denermittelten Daten herangezogen wird was die Messgenauigkeit erhöht. Für die Messung benötigt man kein zusätzliches Personal an der Messschiene um denFahrdraht über einen Sucher zu lokalisieren, sondern es reicht wenn an dem Eingabe- /Ausgabegerät 7 eine Bedienperson vorhanden ist, die eventuelle Nachkorrekturenvornehmen kann.

Die Steuereinrichtung 6 speichert sämtliche Messungen und kann dabei einen Soll-Ist-Wert-Vergleich durchführen, wobei der Sollwert entsprechend den vorgegebenenNormen eingestellt ist. Aufgrund der Messung des Seitenversatzes in Bezug auf dieGleismitte ist weiters eine Erhöhung der Messgenauigkeit erzielt. Für die Messung kann sowohl ein, wie dargestellt, gesonderter Wagen 1 vorgesehensein, es kann jedoch das Messlineal mit Schrittmotor und laseroptische Messeinrichtungdirekt an einem Messfahrzeug im Bereich der Achse angeordnet sein.

Mittels der laseroptischen Messeinrichtung, welche über zwei unterschiedlicheMessmöglichkeiten verfügt, nämlich die Distanzmessung und die Signalmessung, wirdder Messbereich automatisch von einem Laser am Messlineal angefahren undgescannt. Bei Messungen im Freien wird zuerst eine schnelle Signalmessungdurchgeführt, wobei ein voreingestellter Bereich abgetastet und ein zu messenderPunkt gesucht wird. Sobald dieser erkannt ist, fährt das Messgerät zurück, um dielangsamere Distanzmessung durchführen zu können. Der unterste, gemessene Punktwird als Fahrdraht erkannt und gemessen. Die eingestellte Messtoleranz (höhenmäßigund seitlich) wird abgetastet und anschließend wird der Mittelwert errechnet undausgegeben. Der Bereich rechts und links vom Fahrdraht wird vom Messgerät ignoriert.

Zur Messung der Distanz zwischen Schiene und Fahrdraht in einem Tunnel wirdlediglich eine Distanzmessung durchgeführt, wobei der Bereich des Fahrdrahtesabgetastet und der tiefste Punkt der Abtastung dann als Fahrdrahtlage gemessen wird.

Generell können mit der laseroptischen Messeinrichtung drei Arbeitsformenvorgenommen werden, nämlich eine Punktmessung, bei welcher ein voreingestellterBereich abgetastet wird, wobei ständig die Höhe gemessen und am Bildschirmdargestellt wird. Dies ist wichtig für Montagearbeiten auf Arbeitsbühnen für dieEinstellung der Seiten- und Höhenlage des Fahrdrahtes. Eine zweite Arbeitsform ist dieautomatische Suche; dabei wird der eingestellte Bereich abgetastet und nach Erkennendes Signals die Messung durchgeführt und gespeichert. Diese sind insbesondere imFreien anwendbar, da eine Reflexion des Laserstrahles nur im Bereich der Oberleitungerfolgen kann. Eine dritte Arbeitsform ist schließlich das Arbeiten mit Soll-Werten, wobeidie über einen USB-Stick, eine SD-Karte, ein anderes Übertragungsmedium oder einEingabegerät eingelesen und, mit den gemessenen Ist-Werten verglichen undgespeichert werden.

Im vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde die Messung der Lage der Oberleitung inBezug auf einen Schienenstrang beschrieben. Es kann allerdings in gleicher Weiseauch die Lage von Oberleitungsstromschienen von Oberleitungsbussen oderdergleichen ermittelt werden, wobei dann für die Ermittlung der genauen Lage mittelsdes Zusatzspiegels 19 ein vorgegebener Messpunkt anvisiert wird, und bei Erkennendieses Messpunktes dann mittels der laseroptischen Einrichtung die genaue seitlicheLage der Oberleitungsstromschienen in Bezug auf den Messpunkt ermittelt wird. DieLage der Stromschienen für Oberleitungsbusse beispielsweise ist deshalb wesentlichzu ermitteln, weil der seitliche Auslenkwinkel der Stromabnehmerarme nur einenbestimmten Bereich des Ausweichens des Oberleitungsbusses ermöglichen, ohne dasdie Gefahr des Abgleitens der an den Stromableiterarmen angeordneten Gleitschuhenauftritt.

Auch in der Ausführungsform der Fig. 10 und 11 ist auf einem Wagen 1 einelaseroptische Messeinrichtung 2 an einem Messlineal 3 verstellbar angeordnet, wobeizur Verstellung der laseroptischen Einrichtung am Messlineal ein Schrittmotor 4vorgesehen ist.

Als Energiequelle ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Batterie 5 vorgesehen,sie könnte jedoch durch eine herkömmliche Stromzufuhr oder eine andereEnergiequelle ersetzt sein. Weiters ist am Wagen 1 noch eine Steuerung 6 vorgesehen,die einerseits die Lage der laseroptischen Messeinrichtung 2 entlang des Messlineals 3speichert, und die ebenfalls über die Batterie 5 mit Strom versorgt wird. Die Steuerung 6ist andererseits über eine drahtlose Verbindung, wie Funk, WLAN, Mobilfunktelefon unddergleichen mit einem mobilen Endgerät 7 verbunden, über welches die ermitteltenDaten abgelesen und auch die erforderlichen Parameter eingegeben werden können.

Wie weiters aus Fig. 10 ersichtlich, ist der Wagen 1 auf Rädern 8 mit Spurkränzen 9 fürden Vorschub auf einem Eisenbahngleis 10 ausgebildet. Durch die Führung desWagens 1 über die Spurkränze 9 der Räder 8 ist eine genaue Lage des Messlineals 3in Bezug auf die zu messende Oberleitung gegeben.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich, sind die in Vorschubrichtung vorne liegenden, d.h. inZeichnung unten dargestellten, Räder 8 mit Schrittmotoren 22 und das andereRäderpaar ist mit Drehgebern 20 verbunden. Die Schrittmotoren dienen dazu, denWagen 1 entlang eines Gleisstranges zu bewegen, wobei aufgrund des Schrittmotorsdie Umdrehungszahl genau ermittelt werden kann, welche dann über den Umfang derRäder entsprechend umgerechnet wird. Für den Fall, dass der Wagen 1 übereineDeichsel 21 durch eine gesonderte Antriebseinrichtung geschoben wird, kann dann,wenn ein Drehgeber 20 vorhanden ist, die zurückgelegte Wegstrecke durchentsprechendes Umrechnen ermittelt werden.

Wie zur ersten Ausführungsform dargelegt, können an der Unterseite des Wagensentsprechende Einrichtungen angebracht sein, welche den genauen Abstand derSpurkränze 9 von den Innenflanken der Schienen 10 und damit eine exakte Festlegungder Gleismitte ermöglicht. Weiters ist eine Einrichtung vorgesehen, mittels welcher eineSchrägstellung der Gleise in Kurven und dergleichen in Bezug auf die Berechnung derLage der Oberleitung kompensiert werden kann. Für den Aufbau des Messsystems auf einem Schienenfahrzeug wird nur das Messlinealmit der darauf befindlichen laseroptischen Einrichtung an der Oberseite desSchienenfahrzeugs montiert und zwar in der Nähe des Stromabnehmers. DieseAnbringung erfordert dann eine entsprechende geänderte Kalibrierung derMesseinrichtung.

Die Software und ein entsprechend adaptiertes Datenverarbeitungssystem ist je nachder angewandten Messmethode auszuwählen.

Mit der vorliegenden Ausbildung kann die Anforderung für Messgenauigkeit,Reproduzierbarkeit und Darstellung der Messergebnisse gemäß der Vorgabe:„Technische Mitteilung zum Regelwerk 997.0103 der Deutschen Bahn AG“ erfülltwerden.

Durch den Einsatz von 2D-Laserscannern kann die Zahl der Laser verringert werden.

Es werden damit durch die vorliegende Erfindung zusätzliche Vorteile zu den im erstenAusführungsbeispiel angeführten Effekten erzielt.

Claims (22)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Ermitteln der Lage der Oberleitung bzw. der Stromschiene fürFahrzeuge, bei welchem die Oberleitung bzw. die Stromschiene optisch erfasstund die Lage an einer Messeinrichtung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet,dass das Erfassen der Oberleitung bzw. der Stromschiene durch Messen derReflexion von Laserstrahlen erfolgt, wobei die Lage der Oberleitung bzw. derStromschiene über die Lage der Lasereinheit in Bezug auf einen vorgegebenenMesspunkt ermittelt wird, wobei die ermittelten Daten in eineDatenverarbeitungsanlage eingespeist werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach erster Ermittlungder Lage der Erfassungsbereich mehrfach durchlaufen wird, wonach dann einMittelwert aller mittels der Lasereinheit erhobenen Daten errechnet und alsErgebnis gespeichert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diegemessenen bzw. errechneten Lagedaten in der Datenverarbeitungsanlage mitgespeicherten Sollwerten verglichen werden und gegebenenfalls die Lage dieOberleitung bzw. der Stromschiene korrigiert wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dervorgesehene Messbereich mittels GPS angefahren wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieLage der Oberleitung bzw. der Stromschiene zusätzlich durch eine Videokameraerfasst wird und die Lasereinheit mit Hilfe der Daten aus der Videokameravorjustiert und/oder nachgeführt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass derDatenverarbeitungsanlage Daten bezüglich der Bewegung der Lasereinheitentlang der Erstreckung der Oberleitung bzw. der Stromschiene eingespeistwerden, welche Daten von einem Schrittmotor oder einem Drehgeber mindestens eines Rades eines Wagens stammen, der sich mit der Lasereinheit inErstreckungsrichtung der Oberleitung bzw. Stromschiene bewegt.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Räder (8) aufweisenden Wagen (1) einvorzugsweise quer zur Vorschubrichtung montiertes Messlineal (3) vorgesehen ist,an welchem eine laseroptische Messeinrichtung (2) geführt ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die laseroptischeMesseinrichtung (2) mittels eines Schrittmotors (4) entlang des Messlineals (3)verstellbar ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dielaseroptische Messeinrichtung (2) und der Schrittmotor (4) zur Lageermittlungund/oder der Verstellung mit einer Datenverarbeitungsanlage (6) verbunden undgegebenenfalls von dieser steuerbar sind.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieDatenverarbeitungsanlage (6) über eine drahtlose Eingabe- und/oderAusgabeeinrichtung (7) auslesbar und/oder bedienbar ist.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dassder Strahl der laseroptischen Messeinrichtung (2) winkelmäßig verstellbar ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in derlaseroptischen Messeinrichtung (2) ein schwenkbarer Spiegel (16) zur Lenkungdes Laserstrahles vorgesehen ist.
13. 13. Vorrichtung einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass beieiner Oberleitung (13) für schienengebundene Fahrzeuge an einemschienengeführten Wagen (1) eine Messeinrichtung (18) zur Bestimmung desSeitenversatzes des Wagens (1) auf den Schienen (10) vorgesehen ist, wobei dieermittelten Daten in die Datenverarbeitungsanlage (6) einspeisbar sind.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass andem schienengeführten Wagen (1) eine Neigungsmesseinrichtung vorgesehen ist,deren Daten ebenfalls in die Datenverarbeitungsanlage (6) einspeisbar sind.
15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dasszusätzlich eine laseroptische Einrichtung an dem das Messlineal (3) tragendenWagen (1) vorgesehen ist, deren Laserstrahl horizontal in Richtung derLängsachse des Messlineals (3) gerichtet ist.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlicheEinrichtung durch einen den Laserstrahl horizontal ablenkenden Zusatzspiegel (19) gebildet ist.
17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass andem das Messlineal (3) tragenden Wagen (1) ein GPS-Gerät vorgesehen ist.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dassbei einem Einsatz für schienengebundene Fahrzeuge wenigstens eines der Räder (8) jeder Seite des Wagens (1) mit einem Schrittmotor (22) und/oder Drehgeber (20) verbunden ist, der bzw. die mit der Datenverarbeitungsanlage verbunden istbzw. sind.
19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dasssie eine auf die Oberleitung bzw. Stromschiene gerichtete Videokamera enthält,die mit der Datenverarbeitungsanlage verbunden ist.
20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dassbei Einsatz eines Triebfahrzeugs als Wagen das Messlineal (3) an einer beliebigenStelle am Triebfahrzeug angeordnet ist und vorzugsweise dem Stromabnehmerunmittelbar benachbart angeordnet ist.
21. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dasszusätzlich zur laseroptischen Messeinrichtung (2) weitere Messlaser oder ein oder mehrere Pendellaser vorgesehen sind bzw. ist, die bzw. der mit derDatenverarbeitungsanlage verbunden ist bzw. sind.
22. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass2D-Laser vorgesehen sind.