CN107980098A

CN107980098A - 对相对于第二元件能够移动并且抵着所述第二元件摩擦的第一元件的状态的监测

Info

Publication number: CN107980098A
Application number: CN201680037947.7A
Authority: CN
Inventors: 彼得·奥瓦埃雷
Original assignee: Mersen France Amiens SAS
Current assignee: Mersen France Amiens SAS
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2018-05-01
Also published as: EP3317138A1; WO2017001800A1; FR3038270A1; FR3038270B1

Abstract

一种用于监测相对于第二元件能够移动并且被设计用于抵着所述第二元件摩擦的第一元件的状态的系统(40)，包括：用于将测量电路(30)与检测电路(20)的接地电压电隔离的变压器(50)；检测电路，其还包括变压器的绕组(22)、被设计成安装在第一元件中或第一元件上的检测元件(25、25'、3)，所述检测元件被布置成使得通过该检测元件的电流取决于带的状态，检测电路的地电位连接至第二元件的电位；测量电路，其包括变压器的另一绕组(31)和交流发电机；用于测量电测量电路的绕组的端子两端的电压的装置(33)。

Description

对相对于第二元件能够移动并且抵着所述第二元件摩擦的第一元件的状态的监测

本发明涉及对相对于第二元件能够移动并且旨在抵着该第二元件摩擦的第一元件的状态的监测，这两个元件中的至少一个是导电的。

第一元件和第二元件能够相对于彼此移动。特别地，这些元件中的一个可以固定在地面参照系中。

本发明的一种应用在于对旨在抵着接触网配线(catenary wire)摩擦的电流传输带(strip)的状态的监测。通常，受电弓系统包括带，带主要由碳制成，或完全由碳制成，并且旨在在电压下抵着带电的接触网配线摩擦以向其上安装有带的电动车辆提供电流。

然而，本发明绝不限于这种应用。例如，第一元件可以包括旨在抵着例如电动机的集电器部分或同步或异步机器的座圈摩擦的电刷。根据另一示例，第一元件可以包括制动衬块(brake pad)，并且导电的第二元件可以包括制动盘。

寻求的是监测第一元件的状态。

例如，在受电弓系统的情况下，抵着断裂的带摩擦存在损坏接触网配线的风险，这会对硬件造成重大影响。特别地，整条线路存在停止几个小时甚至几天的风险。

通常，规定在带内部安装由金属、碳等制成的密封管。该管充满了压缩空气。当出现故障时，管可能断裂并且可以检测到随之而来的压力下降。在这个检测之后，接着降低受电弓以避免对接触网造成任何损坏。

该系统在检测中仍然相对不精确，这是因为存在过早断裂(例如在对拾取(pick-up)带的相对弱的影响或轻微损坏的情况下)和/或过晚断裂的风险。甚至存在尽管拾取带实际上不再可用(例如在材料被大量剥离的情况下)但没有断裂的风险。

此外，该系统导致受电弓立即停用，而实际上可以提供和组织对带的维护。在过早断裂的情况下，由此存在以实际上几乎没有判断的方式诉诸于辅助机车的风险。

文献JP53-72676描述了一种检测系统，其中，绝缘导电配线的环路被安装在拾取带中。变压器使得可以发送电信号并且当环路完好时可以接收电信号。在该导电配线断裂的情况下，信号没有恢复，并且对应于该带的受电弓立即停用。设置有保险丝，以在导电配线的断裂端部与带之间接触的情况下保护检测电路。

尽管如此，仍然需要一种用于监测相对于第二元件能够移动并且旨在抵着该第二元件摩擦的第一元件的状态的系统，该系统更可靠，特别是在相对大的功率易于通过第二元件的情况下。

提出了一种用于监测相对于第二元件能够移动并且旨在抵着该第二元件摩擦的第一元件的状态的系统，至少该第二元件是导电的。该监测系统包括：

电测量电路，其包括第一变压器绕组和能够传送AC电流的发电机，电测量电路被设计成使得由发电机传送的电流的至少一部分通过该第一绕组，

电检测电路，该电路包括：

第二变压器绕组，

检测电路的电位的参考分支，该分支被设计成与第二元件接触或者与接触第二元件的微电阻导电装置接触，使得检测电路的接地电压等于或者非常接近第二元件的电压，

旨在安装在第一元件中或安装在第一元件上的至少一个检测元件，该检测元件被设计成使得穿过该检测元件的电流取决于第一元件的状态，

包括第一绕组和第二绕组的变压器，所述系统被设计成使得该变压器将测量电路与检测电路的接地电压隔离，以及

用于测量第一绕组的端子两端的电压和/或第一绕组中的强度的装置。

因此，检测电路中的电压可以相对较高并且相对于地变化，这是因为该电路的地电位连接至第二元件。

例如，在应用于受电弓系统的情况下，50Hz下25000伏AC(交流)或者甚至1500伏DC(直流)的信号可以穿过接触网配线。因此，在检测电路的一部分与带之间的附加电接触的情况下，例如在电路的配线断裂之后，不会传输过电压，这是因为该附加接触在电气上等同于连接至检测电路的地电位。

在此，“微电阻导电装置”和“等于或非常接近”是指一个(或多个)导电元件，例如在应用于受电弓系统的情况下的卡钳和/或带，使用于检测电路的接地电压的参考分支与第二元件之间的足够低的电阻相对于第二元件的电压偏离不超过5％，有利地相对于第二元件的电压偏离不超过2％。

在本专利申请中，“第一元件的状态”是指在第一元件中存在裂纹、通过抵着第二元件摩擦产生的第一元件的磨损和/或第一元件的断裂。

第一元件可以是导电的。该系统然后使得能够监测抵着另一导电元件摩擦的一个导电元件的状态，例如用于电流拾取/传输目的。然后可以将参考分支直接固定在带上、固定至卡钳等。

所收集/传输的电流可能相对高，也就是说，所收集/传输的信号可能包含功率信号。

监测系统可以包括例如用于监测用于车辆的牵引的功率拾取元件的状态的系统。

例如，监测系统可以包括用于监测主要或完全由碳制成的电流传输带的状态的系统，该电流传输带旨在被安装在电动车辆上并且在电压下抵着带电的接触网配线摩擦以向该车辆提供电流。

根据另一示例，监测系统可以包括用于监测旨在抵着导电轨道摩擦的、第三轨道滑道(skid)类型的滑道的状态的系统。

本发明绝不限于车辆牵引信号。例如，第一元件可以包括旨在抵着第二元件(例如电动机的集电器部分或同步或异步电机的座圈)摩擦的电刷。

在一个实施方式中，第一元件可以是绝缘的。

例如，第一元件可以包括制动衬块，并且导电的第二元件可以包括制动盘。

从发电机产生并经由变压器注入检测电路的信号可以具有相对于第二元件的电位和/或第二元件中的强度相对低的电位和/或峰强度，例如对于50Hz、25000伏AC的信号通过的第二元件为3伏或5伏。

电测量电路可以具有或不具有浮置地电位，例如连接至铁路机车的底盘或地面的地电位。

第一元件的状态可以通过检测元件对检测电路产生影响，并因此影响在测量电路侧的绕组的端子两端收集的电压和/或在该第一绕组的电平处测量的强度。

例如，检测元件可以包括旨在沿着第一元件(例如在第一元件内部或在第一元件的表面上)安装的电绝缘配线。在第一元件发生开裂或断裂的情况下，该配线易于断裂，从而影响由发电机产生的AC信号的传送，从而影响变压器绕组的端子两端的电压。

例如，如果该配线与电阻器并联安装，则在配线断裂的情况下，等效电阻增加，并且第一绕组的端子两端的电压降低。因此可以通过分析在该绕组的端子两端测量的信号来检测该配线的断裂。

在一个实施方式中，检测电路可以包括至少一根附加绝缘配线，其旨在沿着第一元件(例如在第一元件内部或在第一元件的表面上)安装，与绝缘配线并联安装并呈现与绝缘配线不同的机械耐受性能。特别地，一根绝缘配线与另一根绝缘配线的断裂耐受性可能不同。

通过并联安装多根绝缘配线，这些配线呈现出彼此不同的机械耐受性能，人们可能希望在第一元件断裂之前检测到第一元件的开裂。事实上，在发生开裂的情况下，人们可能预期更脆弱的配线首先断裂，从而导致等效电阻的改变，并因此导致在变压器的端子两端测量的信号的改变。

在受电弓系统的情况下，规定只要至少一根绝缘配线仍然完好，或者只要更机械耐受的绝缘配线仍然完好，就可以将受电弓放置到位，从而可以避免如在现有技术中那样涉及受电弓的意外降低的不便。

每根绝缘配线可以包括导电芯和绝缘护套。

导电芯可以呈现出足够高的线性电阻，以便可以检测等效电阻的变化。替选地，可以规定将每根绝缘线与相应的电阻器串联安装，以便使得能够检测配线的断裂。替选地，特别是当检测电路包括单根绝缘配线时，其断裂通过第一绕组的端子两端的信号的零交叉来检测，配线的芯可以呈现低线性电阻，并且可以避免安装与该绝缘配线串联的电阻器。

有利地且以非限制的方式，检测电路可以被布置成使得检测元件的一个或更多个输出端连接(或者特别地在与接触网配线接触的情况下可连接)至第二元件或连接至接触第二元件的微电阻导电装置。因此不需要提供将检测元件的输出端连接至检测电路的地电位的输出配线。

换言之，不同于如文献JP53-72676中的闭环，提供了如下检测电路：其一端在使用时间的至少一部分与第二元件接触，或者与接触第二元件的微电阻导电装置接触。因此安装可以更简单，此外配线倒置的风险有限。

有利地，当提供数个检测元件时，这些元件可以彼此并联安装或者与一个或更多个电阻元件并联安装。如果并联安装的这些检测元件中的一个由于带的状态而失效或被破坏，则仍然可以测量第一绕组的端子之间的信号。因此能够发出报警类型的警报信号，而不是立即中断可相互移动的元件之间的接触(例如，而不是立即降低受电弓)。

有利的是，当提供这样的并联安装时，至少一个对应的旁路节点可以位于第一元件中或第一元件上。换句话说，检测电路可以包括在第二绕组与第一元件之间的单个输入配线。

因此，第二绕组可以有利地通过穿入第一元件或安装在第一元件上的单根配线连接至检测元件。

当第一元件导电并且检测元件的输出端连接至(或者经由例如接触网配线可连接至)第一元件时，检测电路可以包括穿入第一元件或安装在第一元件上的单根配线。

有利地，至少一个检测元件并且优选地每个检测元件可以包括连接至或可连接至第二元件的输出端。

在一个实施方式中，检测元件可以包括能够测量第一元件的磨损高度的至少一个传感器器件。

本发明绝不受实施的传感器类型的限制，但是可以有利地规定，传感器器件旨在至少部分地安装在第一元件中以便仅占据该第一元件的长度的一部分，特别是在受电弓系统的带的情况下。

接触网配线通常安装为沿预期的位移路径形成锯齿形(zig-zag)。带在与车辆的瞬时位移的方向垂直或基本上垂直的纵向方向上延伸。由于该锯齿形安装，接触网配线被设置成相对于该位移方向略微倾斜。因此，接触网配线在仅代表带长度的一部分的接触区域上与带接触，并且当其上安装有受电弓的车辆被驱动移动时，该区域沿着带行进。

凭借该锯齿形布置，因此可以希望与接触区域在位移过程中基本上保持相同的情况相比更好地分配磨损。换言之，与接触网配线相对于位移路径基本为直线相比，磨损轮廓更均匀。

有利的是，在应用于受电弓系统的情况下，传感器器件可以被设计成当接触区域对应于该带部分时，至少当带的磨损高度在带部分的水平已经超过了阈值时检测接触网横越(transit)。

由传感器器件占据的带长度的部分可以例如占带长度的0.01％至20％，有利地在带长度的0.1％至5％之间。

由传感器器件占据的带长度的部分例如可以对应于0.1毫米与10厘米之间的长度，有利地在1毫米与1厘米之间。

有利地，传感器器件可以被设计成能够测量至少两个不同的磨损高度。

因此，可以提供像传感器器件这样的点，其能够测量至少两个磨损水平，并且能够检测接触网横越的时刻。该监测系统使得可以执行磨损跟踪，这是因为传感器器件可以测量数个磨损高度。此外，由于检测到接触网配线的横越，所以可以将磨损与行驶里程相对容易地相关联。实际上，接触网配线以锯齿形极值之间的在位移方向上距离相对规则的锯齿形布置。因此，可以假定接触网配线的两次横越检测之间的行驶距离，并因此相对容易地评定每公里行驶的磨损。

例如，可以规定对在磨损高度的两次检测之间接触网横越的时刻进行计数，以便评定每行驶距离的磨损。

可以有利地基于在接触网横越的检测时刻的信号(例如基于该信号在这些时刻的幅度)来执行至少两个不同的磨损高度的测量。

“电接触”意味着因为在术语的机械意义上存在接触(例如带接触接触网配线)或者因为第一元件和第二元件在电弧接触区的水平处足够接近以形成并确保电流的传输而使得电流被收集/传输。

在有利的实施方式中，传感器器件可以包括至少一个导电元件。

有利地，可以在由接触网配线产生的电流通过导电元件之后检测接触网横越。由接触网配线产生的电流可以在与传感器器件电接触期间通过一个或更多个导电元件，并且可以检测电流的该通过。

本发明当然不限于这种类型的传感器。例如可以提供放置在带中限定的锥形孔中的光阻型传感器。该部件的电阻值取决于存在于圆锥孔中的光，并因此取决于磨损水平。

在有利的实施方式中，传感器器件可以包括至少两个导电元件，每个导电元件在第一元件内部(例如在带内部)延伸直到与该导电元件相关联的高度(例如带高度)。

因此，只要磨损水平未达到对应于导电元件的高度，就不会从该导电元件产生测量信号。

本发明绝不限于使用各自具有相关磨损高度的多个导电元件。例如，可以设置在具有竖直分量的方向上延伸直至最大磨损高度的相对电阻元件。由第二元件产生的电子所遇到的电阻因此取决于要穿过的电阻元件的长度，并且因此取决于第一元件的对应于该传感器器件的部分处的高度。

在有利的实施方式中，检测元件可以包括多个传感器器件，多个传感器器件旨在被安装在同一第一元件上(例如同一带上)，使得第一元件的对应于该多个传感器的长度部分是相互独立的。换句话说，可以沿着第一元件(例如沿着带)分配传感器器件。因此磨损跟踪可以更精确，并且此外可以更好地估计沿着第一元件的磨损的均匀性。

因此，该系统可以相对精确，甚至在要经过转弯或隧道类型的路径的部分中相对精确，其中接触网配线相对于带易于在仅对应于带的长度的一部分的范围内移动。

当然，本发明绝不限于这个实施方式，并且例如可以设置具有例如安装在带中间的单个传感器器件的系统。

有利地并且以非限制的方式，导电元件可以主要或完全由铜制成。

有利地并且以非限制的方式，同一传感器器件的元件可以通过绝缘体(例如，陶瓷或玻璃纤维)彼此分开。

有利地并且以非限制的方式，每个导电元件可以是片状的。

传感器器件可以有利地被安装成使得至少一个导电片并且优选地每个导电片被设置在基本上在位移方向上具有法向向量的平面中。

有利地并且以非限制的方式，至少一个传感器器件可以包括由绝缘体成对分隔的片堆叠。该堆叠可以有利地嵌入树脂中。

有利地且以非限制的方式，在数个传感器器件的情况下，可以设置成将至少两个传感器器件并且优选地将所有传感器器件连接至单根电缆，从而使得可以减小监测电检测电路的体积。

检测电路可以包括用于检测裂纹或断裂的至少一根绝缘配线，并且用于测量磨损高度的任何传感器器件被剥离。

替选地，检测电路可以包括用于测量磨损高度的至少一个传感器器件，并且剥离绝缘配线或者一些这样类型的任何裂纹或断裂检测装置。

在有利的实施方式中，检测电路可以同时包括用于检测裂纹或断裂的至少一根绝缘配线，以及用于测量磨损高度的至少一个传感器器件。

有利地，该至少一根绝缘配线和该至少一个传感器器件可以从单根输入配线以串联或以旁路模式安装，以连接至第二绕组。因此，同时从第一绕组的端子之间的信号中提取关于裂纹或断裂的信息项和关于磨损的信息项。

此外，还提出了一种包括上述监测系统以及第一元件的组件。

该组件可以是车辆驱动组件(例如受电弓组件)，其包括如上所述的监测系统以及电流传输带。监测系统可以安装在带上。

此外，还提出了一种电动车辆(例如铁路机车等)，其包括如上所述的监测系统和/或受电弓组件。

此外，还提出了一种用于监测相对于第二元件能够移动并且旨在抵着该第二元件摩擦的第一元件的状态的方法，至少该第二元件是导电的，该方法包括：

接收由电测量电路产生的电信号，电测量电路包括变压器的第一绕组以及用于在第一绕组中传送AC电流的发电机，变压器包括安装在电检测电路中的第二绕组，电检测电路还包括：检测电路的电位的参考分支，该分支与第二元件接触或者与接触第二元件的微电阻导电装置接触，使得检测电路的接地电压等于或非常接近第二元件的电压；以及安装在第一元件中或第一元件上的至少一个检测元件，该检测元件被设计成使得穿过该检测元件的电流取决于第一元件的状态，

基于所接收的信号来估计表示第一元件的状态的参数的至少一个值，以及

基于该至少一个估计值来确定能够移动的元件中的至少之一的控制信号。

在应用于受电弓系统的情况下，控制信号可以包括例如用于定位受电弓以便在检测到带的故障时降低受电弓的控制信号。

该方法可以例如通过处理器类型的处理装置(例如，微控制器、微处理器、DSP(“数字信号处理”)等)来实现。

因此，提出了一种处理装置，其包括：用于执行上述接收步骤的接收装置(例如，输入端口、输入引脚等)；用于执行上述估计步骤的处理装置(例如，处理器核等)；以及用于将确定的信号传送至受电弓的控制装置(例如步进电动机)的发射装置(例如，输出端口、输出引脚等)。

此外，还提出了一种计算机程序产品，其包括如下指令：当由处理器执行所述指令时，所述指令执行如上文所述方法的步骤。

将在下面参照附图更好地描述本发明，这些附图表示通过示例的方式给出的非限制性实施方式。

图1示意性地示出了当被安装在与接触网配线接触的拾取带中时的根据本发明的一个实施方式的监测系统的一部分。

图2以更详细的方式示出了图1中示意性示出的监测系统的示例性传感器器件。

图3是从上方示意性地示出了当被安装在带上时的、图1和图2的监测系统的示例性传感器器件的图，带被部分地示出并且与也部分地示出的接触网配线接触。

图4示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的示例性监测系统。

图5示意性地示出了根据本发明的另一实施方式的示例性监测系统。

图6是示出了根据本发明的一个实施方式的在监测系统的变压器的第一绕组的端子两端测量的电压信号的示例性形式的图。

图7是示出了根据本发明的一个实施方式的示例性方法的逻辑图。

附图可以使用相同的附图标记来指代相同或相似的元件。

参照图1，主要或完全由碳制成的带1沿此处对应于向量x的纵向方向延伸。

该碳带相对于其上安装有该带的电力牵引车辆的位移方向是垂直的，该位移方向对应于向量y。

在本说明书中，术语“前”、“后”是指在其上安装有所描述的监测系统的车辆的前后方向。竖直方向可以是重力向量的方向。轴x、y、z分别对应于拾取带的纵向方向、车辆的位移方向以及竖直方向。在附图中，监测系统安装在机车上，机车安装在平坦且水平的地板上以及无转弯的位置处，也就是说，假设拾取带沿着正交于竖直方向和位移方向的方向纵向延伸。当然，实际上，拾取带所处的纵向方向和位移方向彼此可能不完全正交，并且由这两个方向限定的平面可能不完全水平。

带1设置在高压接触网配线2(例如1500V或25000V)下面，并且当车辆移动时，带1可以与接触网配线2接触，从而收集车辆牵引所需的电流。

接触网配线2通常沿车辆的预期路径以锯齿形布置，也就是说，当车辆在y方向上位移时，接触网配线2相对于带1在x方向上进行扫掠(sweep)。因此，带1被接触网配线2纵向地横穿，由此使得能够更好地分配带的磨损。

该实施方式的监测系统包括多个传感器器件3，每个传感器器件占据带1的长度的相对受限的部分。例如，带1可以在x方向上延伸几乎一米，而每个传感器器件3可以具有几毫米(例如3毫米)的直径。

可以注意到，附图是示意性的，并且比例不符合先验。

传感器器件3被设置在沿带1的不同位置处，从而当车辆被驱动移动时，这些传感器器件旨在与接触网配线2依次接触。

每个传感器器件3包括图2中标记为5、6、7、8、9的导电元件。

当接触网配线2与导电元件接触时，由该接触网配线产生的电流进入该导电元件中。导电元件经由电缆4连接至本地或远程的处理装置，并且因此可以由该处理装置检测由接触网配线2产生的电信号，从而可以检测接触网配线在相应传感器器件的水平处的横越。如参照图4和图5进一步解释的那样，电缆4形成其接地电压等于带的电压的电检测电路的一部分。在工作时，带与配线2接触，使得检测电路的接地电压等于或非常接近接触网配线2的电压。

接触网配线2与元件5、6、7、8、9中的导电元件之间的接触等效于该导电元件接地，从而改变了检测电路的等效电阻。

参照图2和图3，每个传感器器件3包括多个导电元件5，这里导电元件5由铜制成并且基本上在正交于y方向的平面内片状地延伸。

这些铜片5、6、7、8、9中的每个连接至相应的电阻器15、16、17、18、19，电阻器15、16、17、18、19还连接至电缆4。

因此，如果带的磨损水平使得例如片5和6在接触网配线横越期间与该接触网配线接触并且使得带7、8、9在该配线横越期间与接触网配线保持绝缘，则在接触网配线横越期间接收的电信号将具有取决于电阻器值15和16的值。

电阻器15、16、17、18、19可以具有不同的值，或者可以不具有不同的值。

在接触网横越期间测量的电信号因此取决于有效的磨损高度。电缆4上的电信号可以具有一组尖峰的形状，每个尖峰对应于接触网配线在传感器器件上方的横越，并且尖峰的幅度代表磨损水平。

通过将两个尖峰之间的时间间隔与预定距离(取决于接触网配线的锯齿形安装以及取决于带上两个相邻传感器器件之间的间隔)相关联，可以将磨损与行驶里程相关联。

参照图3，传感器器件3可以具有几毫米量级的直径，以及例如对应于初始状态下的带高度的50％至90％的高度(例如在几毫米至几厘米之间)。

接触网配线可以具有厘米量级的直径，也就是说接触区域能够在x方向上延伸几毫米(例如2mm或3mm)。

碳带1在y方向上可以具有例如35毫米与60毫米之间的宽度。

铜片5、6、7、8、9可以通过陶瓷材料彼此绝缘，并且包括这些铜片和陶瓷的堆叠可以嵌入树脂中，树脂加堆叠的组件由此具有直径约3毫米的截面。

返回到图2，铜片5、6、7、8、9与相应的电阻器15、16、17、18、19之间的连接可以通过在相对高的温度下焊接来实现。

本发明不限于预定数量的传感器器件。例如可以提供一个、两个、三个、四个、五个、十个传感器器件等。

本发明也不受传感器器件中铜片数量的限制。在这个示例中，提供了五个导电元件5、6、7、8、9，从而可以测量五个不同的磨损高度。

参照图4，监测系统40包括隔离变压器50，隔离变压器50包括第一绕组31和第二绕组22。系统40包括电检测电路20和电测量电路30。

检测电路包括与带1接触的参考分支23，也就是说，只要带1与配线2之间存在接触，电路20的地电位就处于接触网配线的电位。替选地，参考分支23可以被焊接至卡钳(未示出)。

发电机21使得可以将电流注入到该检测电路20。该电流可以以例如几毫安的峰值幅度和例如几kHz(例如4kHz)的频率的正弦波变化。发电机21和第一绕组31串联设置，使得所产生的电流穿过第一绕组31。

变压器50使得可以将测量电路30与检测电路20的接地电压隔离。

在该示例中，检测电路包括并联安装的两个检测元件，即用于测量带2的磨损的一组传感器器件3以及粘合至带上的绝缘配线25。

由于该铠装的(sheathed)配线25的导电芯的线性电阻，绝缘配线25呈现配线电阻R_wire。

传感器器件3均与参照图1至图3所描述的类似。

该组传感器3与电阻器R₃并联安装。在接触网配线与传感器3中的一个或更多个导电元件之间接触的情况下，这个或这些导电元件的端部与接触带2的端部节点27处于相同的电位。如果传感器3的这个或这些导电元件与接触网配线之间的接触通过电弧发生，则这些端部与节点27基本上处于相同的电位。电流绕过电阻器R₃在这些端部与节点26之间通过，从而遇到取决于与接触网配线2电接触的导电元件的数量的电阻器R_h。

由发电机21注入的电流接着遇到等于电阻R_wire加上等效于电阻器R₃和R_h的并联安装的电阻的电阻。

当接触网配线不再与任何传感器器件接触时，检测电路对电流通路的电阻就简单地等于R_wire+R₃之和。

绝缘配线25相对脆弱，因此在带断裂的情况下容易断裂。然后没有电流进入检测电路，并且在绕组31的端子两端测量的信号变为零。在配线25的断裂端部与带之间接触的情况下，取决于对应于该端部的配线的长度，所遇到的电阻变得相当低，因此也可以检测带的断裂。

在检测到配线25的断裂的情况下，产生控制信号，从而导致受电弓的降低。

测量电路包括与发电机21串联安装的电阻器R₃₂以及用于接收与绕组31的端子两端的信号成比例的电压信号的处理器33。

在图5的实施方式中，绕组22的端子中的一个端子与安装在带下面的电流集电卡钳(未示出)电接触。该端子与卡钳之间的参考分支23因此连接至与带接触的弱电阻导电元件。

此外，在该实施方式中，不是提供单根绝缘配线25，而是提供呈现出不同机械耐受性能的两根配线25、25'。例如，配线25'具有比铠装的配线25更低的断裂耐受性。因此，该配线25'可能断裂，而配线25仍然完好无损，从而使得能够在带断裂之前检测到裂纹。

在替选的实施方式(未示出)中，可以提供并联安装并且呈现彼此不同的断裂耐受性的多于两根的绝缘配线(例如三根、四根或五根绝缘配线)。这可以使得能够逐渐检测带开裂。

节点28确保了绝缘配线25、25'以及类似于上文所述的一组传感器器件的一组传感器器件3的旁路。

图6示出了在碳带寿命期间可由处理器33记录的曲线类型的理论示例。横坐标对应于时间，纵坐标对应于电压。

该曲线的尖峰对应于接触网横越的时刻。

更确切地说，在时刻t₁处，接触网配线不接触任何磨损传感器3。因此，检测电路的等效电阻等于电阻R₃和与绝缘配线的并联安装等效的电阻的总和。

在时刻t₂处，接触网配线接触磨损传感器3，磨损深度在磨损传感器的与接触网配线2接触的水平处相对较低。因此，检测电路的等效电阻等于电阻R₃和与绝缘配线和该磨损传感器的并联安装等效的电阻的总和。因此等效电阻低于时刻t₁处的电阻，并且因此所记录的电压高于该时刻t₁处的电压。

时刻t₃对应于接触网配线在传感器3的水平处横越的时刻，在该水平处，磨损深度相对高。该磨损传感器所受到的电阻因此低于在时刻t₂处与接触网配线接触的传感器所受到的电阻。因此，对应于该时刻t₃的尖峰幅度比对应于时刻t₂的尖峰高。因此该装置使得可以确保磨损的均匀性，或者至少在带运行期间具有磨损轮廓的构思。

时刻t₄对应于最脆弱的配线25'的断裂。电路的等效电阻因此增加，并且所测量的电压急剧下降。

然而，在接触网配线在传感器3的水平处横越的时刻期间(例如在时刻t₅处)，尖峰持续被记录。

时刻t₆对应于最坚固的配线25的断裂。电压下降到零。发出用于降低受电弓的控制信号，从而防止随后记录新的尖峰。

图7是用于示出在图4和5中的附图标记为33的处理器中实现的示例性方法的逻辑图。

在步骤101的过程中，接收电压信号U(t)，在此基础上，在未示出的步骤的过程中估计检测电路的等效电阻值。

在步骤102的过程中，从该等效电阻值推导出磨损参数值S_w和断裂参数值S_b。在这个示例中，参数S_b使用布尔变量。

此外可以规定，在步骤102的过程中，计算作为对应于尖峰最大值的时刻的函数和作为尖峰幅度的函数的每公里行驶的磨损值S_w-km(未示出)。

在测试步骤103的过程中，可以确定磨损没有超过可接受的阈值THR，并且带没有断裂。也可以确定每公里行驶的磨损值未超过阈值THR'(未示出)。

如果合适的话，在步骤104的过程中产生授权在带与接触网配线之间接触的信号S_控制。接下来，在接收新的电压值之前，处理器在步骤106期间将自身置于待机状态。

如果在测试103完成时发现磨损已经超过阈值THR，每公里行程的磨损太高或者带断裂，则信号S_控制取例如等于1的值以使受电弓降低。

Claims

1.一种用于监测相对于第二元件(2)能够移动并且旨在抵着该第二元件摩擦的第一元件(1)的状态的系统(40)，所述第二元件是导电的，所述监测系统包括：

电测量电路(30)，包括：

第一变压器绕组(31)，以及

能够传送AC电流的发电机(21)，

所述电测量电路被设计成使得由所述发电机传送的电流的至少一部分通过所述第一绕组，

电检测电路，包括：

第二变压器绕组(22)，

所述检测电路的电位的参考分支(23)，该分支被设计成与所述第二元件接触或者与接触所述第二元件的微电阻导电装置接触，使得所述检测电路的接地电压等于或非常接近所述第二元件的电压，

旨在被安装在所述第一元件中或所述第一元件上的至少一个检测元件(25、25'、3)，所述检测元件被设计成使得穿过该检测元件的电流取决于所述第一元件的状态，

包括所述第一绕组和所述第二绕组的变压器(50)，所述监测系统被设计成使得所述变压器将所述电测量电路与所述电检测电路的接地电压隔离，以及

用于测量所述第一绕组的端子两端的电压和/或所述第一绕组中的强度的装置(33)。

2.根据权利要求1所述的监测系统(40)，其中，所述检测元件包括旨在沿着所述第一元件(1)安装的电绝缘配线(25)。

3.根据权利要求2所述的监测系统(40)，还包括附加绝缘配线(25')，所述附加绝缘配线(25')旨在沿着所述第一元件安装，与所述绝缘配线(25)并联安装，并且呈现与所述绝缘配线的机械耐受性能不同的机械耐受性能。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的监测系统(40)，其中，所述检测元件包括一组至少一个传感器器件，每个传感器器件能够测量所述第一元件的磨损水平。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的监测系统，其中，所述第二绕组(22)通过穿入所述第一元件(1)中或安装在所述第一元件(1)上的单个输入配线连接至所述至少一个检测元件(25、25'、3)，其中，每个检测元件包括连接至或能够连接至所述第二元件的输出端。

6.一种组件，包括根据权利要求1至5中任一项所述的监测系统以及所述第一元件，并且其中，所述第一元件包括电流传输带(1)。

7.根据从属于权利要求4时的权利要求6所述的组件，其中，所述传感器器件(3)被设计成至少部分地安装在所述带中以便仅占据带长度的一部分，该器件被设计成至少当所述带的磨损高度在所述部分的水平已经超过阈值时检测接触网配线(2)的横越，并且该传感器器件还被设计成能够测量至少两个不同的磨损高度。

8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述监测系统包括旨在安装在同一带上的多个传感器器件(3)，使得对应于该多个传感器器件的所述带长度的部分彼此不同，该多个传感器器件连接至同一电缆(4)。

9.一种电动车辆，包括根据权利要求6至8中任一项所述的组件。

10.一种用于监测相对于第二元件(2)能够移动并且旨在抵着该第二元件摩擦的第一元件(1)的状态的方法，所述第二元件是导电的，该方法包括：

接收(101)由电测量电路产生的电信号，所述电测量电路包括变压器的第一绕组以及用于传送所述第一绕组中的AC电流的发电机，所述变压器包括安装在电检测电路中的第二绕组，所述电检测电路还包括：所述检测电路的电位的参考分支，该分支与所述第二元件接触或者与接触所述第二元件的微电阻导电装置接触，使得所述检测电路的接地电压等于或非常接近所述第二元件的电压；以及安装在所述第一元件中或所述第一元件上的至少一个检测元件，该检测元件被设计成使得穿过该检测元件的电流取决于所述第一元件的状态，

基于所接收的信号来估计(102)表示所述第一元件的状态的参数的至少一个值，以及

基于该至少一个估计值来确定(103、104、105)所述第一元件和/或所述第二元件的控制信号。