CN109383329A - 具有电网设备的组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有电网设备的组件，电网设备构造为用于固定在被电流流过的架空线路的接触缆线上，其中：电网设备具有感应能量获取装置，其相对于架空线路这样布置和构造，使得能从感应电压和感应电流中获得电网设备电运行的能量，组件具有收发器，其从产生架空线路的和/或配属于架空线路的轨道路径和/或道路的运行和/或状态参数的传感器接收信号并将其发送给不是组件的一部分的另一收发器，其中，收发器与感应能量获取装置电连接并能由感应能量获取装置供给以能量，电网设备具有至少两个感应能量获取装置，组件具有状态传感器或状态传感器组件，其与至少两个感应能量获取装置电连接并产生与至少两个感应能量获取装置电运行状态相应的信号。

Description

具有电网设备的组件

技术领域

本发明涉及一种具有电网设备的组件，其中，该电网设备构造为用于固定在被电流流过的架空线路的接触缆线(Fahrdraht)上。此外，本发明涉及一种用于运行这样的组件的方法。

背景技术

架空线路用于为牵引车辆供给交流电或直流电。与轨道连接的牵引车辆、例如有轨电车在短途铁路网中通常以直流电压供给，而例如火车在长途铁路网中基于较小的损失以交流电压运行。

架空线路经受极端的机械、热和其他气象影响，所述影响可能至少损害牵引车辆的正常供电。在车辆速度较高的情况下，架空线路有时处于较强的机械振动中，因为轨道网的可能的不平度和引起的车辆动态性通过受电弓(Pantograph)传输到架空线路上。该问题在没有再张紧的架空线路中更加凸显。这种振动和其他影响可能导致受电弓失去与架空线路的接触或在最坏的情况下架空线路甚至断裂。因此，还必需定期复查架空线路的状态。复查架空线路的另一原因是，在车辆运行期间尤其会耗损接触缆线，因为受电弓在与接触缆线接触中运动并且在此使材料磨损。

为了监视架空线路的状态，传统上使用例如检测垂度、也就是说架空线路中的机械应力的传感器。同样可以设置检测架空线路的裂纹和在沿着架空线路的特定部位处的温度的传感器。这些传感器信号传统上或者有线地或者无线地被转发给常常在轨道旁安装在地面或地基上的开关柜中的收发器(发送和接收单元)。然后，该收发器将这些传感器信号转发给调度中心(Leitstelle)，在那里由铁路员工分析评价这些传感器信号。

EP 2 403 746 B1公开一种具有多个无线电传感器节点的网络，该网络用于监视接触线路设施的运行参数。无线电传感器节点安装在接触线路设施的每个接触线路杆上。借助不同的传感器检测接触线路设施的数据并且由所述数据创建故障报告，然后将所述故障报告转发给接触线路设施的中央机构。

对于有线网络，高的布线花费是必要的，因为必须既为传感器又为地面固定的收发器提供独立的数据线路和电流线路。在无线网络中，经由所安装的传感器之间的路段的信号传输不总是不受阻。

发明内容

本发明的任务在于，克服或至少减少在现有技术中存在的缺点。尤其，应当提高信号传输的可靠性和/或提供具有电网设备的组件，在所述电网设备中尤其能够以简单的方式确定接触缆线的磨损。本发明的另一任务在于，给出一种相应的运行方法。

在此给出一种电网设备、一种具有这样的电网设备的组件和一种运行方法。

所述电网设备减少装配费用并且改进信号传输。因为该电网设备具有至少一个感应能量获取装置，该能量获取装置在电网设备的符合规定地使用的情况下相对于架空线路这样布置和构造，使得能够由感应电压和由此造成的感应电流获得用于电运行电网设备的能量，并且用于运行电网设备的花费也很少。

电网设备具有至少两个感应能量获取装置。因为存在至少两个能量获取装置，所以提高了可靠性。

作为扩展方案提出，在电网设备的符合规定地使用的情况下，至少两个感应能量获取装置关于围绕架空线路的周向位置布置在不同的位置处和/或具有不同的有效横截面、尤其不同大小的有效横截面。有效横截面被理解为被由架空线路(在这里接触缆线)产生的磁场的磁场线穿过的面。因此，至少两个感应能量获取装置构型为，被由流经接触缆线的电流引起的磁场的磁场线贯穿。

在能量获取装置中感应出的电压与能量获取装置的地点、形状、大小和定向有关。即使在所述至少两个能量获取装置的形状和大小相同的情况下，通常在它们中也感应出不相同的电压，因为能量获取装置沿周向方向(关于接触缆线)位于不同地点处。仅在特殊情况下，例如在两个能量获取装置关于接触缆线的垂直对称平面对称布置的情况下和/或在实践中不存在具有圆形磁场线的磁场的情况下，可以在两个结构相同的能量获取装置中感应出相同的电压，所述圆形磁场线在接触缆线的每个横截面平面内围绕磁场的位于接触缆线内的中心点同心地延伸。然而，因为接触缆线通常不是具有圆形横截面的导电体，所以在横截面中的磁场线不是圆形地同心延伸。在两个结构相同的能量获取装置的情况下也选择一种布置，在该布置中，所述能量获取装置不是关于接触缆线的垂直对称平面对称地布置和定向。因此，至少两个能量获取装置尤其这样布置，使得接触缆线的磁场在至少两个能量获取装置中感应出不同的电压。

因此，通过将两个能量获取装置沿周向方向定位在不同的位置处，可以实现，可以测量接触缆线的磨损在接触缆线周围不同区域中对磁场起不同作用的效应。通过两个能量获取装置的横截面的不同构型可以实现，即使在沿周向方向定位在相同位置处或关于所提及的中间平面对称的位置处，也能够测量接触缆线的磨损在接触缆线周围尤其随着与接触缆线逐渐增大的距离对磁场起不同作用的效应。

在任何情况下，至少两个能量获取装置这样地布置，使得接触缆线的磨损以不同的方式对在能量获取装置中感应出的电压起作用。由于接触缆线的耗损，接触缆线的形状随时间推移而改变并且从而磁场的场强分布也改变、也就是说磁场线的走势改变。因此，可以借助至少两个围绕接触缆线布置的感应能量获取装置来测量场强分布的改变。例如，两个感应电压的关系随接触缆线的耗损而改变。然而，本发明不局限于两个感应电压的关系的形成。而是可以分析评价感应电压随时间推移的任何改变，以便确认并且可选地也定量地确定接触缆线的耗损。针对分析评价的另一示例在于，使在所述能量获取装置之一中感应出的电压例如通过除以相应的量值标定为相应的值并且其他感应电压除以该相同的量值。接下来例如可以求取这样标定的其他感应电压与较早(例如同样这样标定)的值或与固定地预给定的参考值的偏差。因此，至少两个能量获取装置尤其这样地布置，使得接触缆线的磨损不同地改变由接触缆线的磁场在所述至少两个能量获取装置中感应出的电压。

因此，两个能量获取装置这样布置，使得在相同大小的电流通过接触缆线时的耗损如在耗损前一样导致感应电压在一个所述能量获取装置中比在另一个所述能量获取装置中变化更大。替代或附加地，两个所述能量获取装置这样布置，使得在相同大小的电流流过接触缆线时的耗损如在耗损前一样导致在这两个能量获取装置中的感应电压的差更大。

因为流经接触缆线的电流的电流强度可能改变，优选第二所述能量获取装置这样布置在接触缆线附近，使得接触缆线的耗损对在第二能量获取装置中感应出的电压比对在第一能量获取装置中感应出的电压影响更小。因此，第一能量获取装置尤其可以比第二能量获取装置沿周向方向更靠近接触缆线的下侧地布置(在那里发生磨损)。因此，第二能量获取装置例如布置在接触缆线上方，在那里接触缆线的耗损没有或仅非常小地对磁场起作用。尤其，接触缆线的耗损(在通过接触缆线的电流强度大小相同的情况下)可以导致在第一能量获取装置中感应出的电压的提高。替代或附加地，接触缆线的磨损(在通过接触缆线的电流强度大小相同的情况下)导致在第二能量获取装置中感应出的电压的降低。

尤其，至少一个所述能量获取装置具有至少一个线圈、也就是说至少一个导电体，该导电体具有至少一个围绕线圈横截面的绕组。如果能量获取装置具有多个线圈，那么它们可以彼此串联和/或并联地电连接。

在组件运行期间，多个能量获取装置中的仅一个能量获取装置也能够提供用于运行该组件的装置的电能。在这种情况中，其他能量获取装置可以仅产生这样的感应电压：为了求取接触缆线的磨损对该感应电压进行分析评价。该变型允许这样地设计所述能量获取装置之一，使得提供并且在运行期间也至少暂时供应高电功率用于运行组件。其他能量获取装置可以这样设计，使得虽然能够很好地测量感应电压并且使得能够与对第一能量获取装置的感应电压的分析评价一起确定接触缆线的耗损，但是不必提供高的电功率。尤其，其他能量获取装置可以是第一能量获取装置，其例如沿周向方向更靠近接触缆线的下侧地布置。相反，第二能量获取装置例如布置在接触缆线上方，该第二能量获取装置可以具有一个线圈的多个绕组，使得可以提供高的电功率。因为电网设备优选固定在接触缆线的典型地存在的收紧部上并且所述设备原则上可以这样固定在接触缆线上，使得所述设备基本上位于接触缆线的引入部上方的区域中，所以尤其在接触缆线上方为能量获取装置提供较多空间，而沿周向方向更靠近接触缆线的下侧处提供较少空间。

例如，通过第一、第二或另外的能量获取装置的线圈的导电体的更多绕组数可以实现更大的感应电压。这是在通过能量获取装置给耗电装置提供电能方面所考虑的设计准则。然而，如果对应的线圈具有导电体的更多绕组数，那么由于接触缆线的磨损也简化了对感应电压改变的分析评价。

感应电压尤其是交流电压，使得感应电压的大小由交流电压的幅值来定义。

当然可能出现，通过接触缆线的电流的大小发生波动。因此优选，在分析评价相应于感应电压的信号时，考虑通过接触缆线的该电流大小。例如可以借助附加的传感器(其可以是电网设备的一部分)来测量电流大小。此外，替代或附加地，对应的感应电压可以除以电流量值、尤其所测量的、通过接触缆线的电流量值(尤其幅值)，以便能够更好地比较对于不同耗损程度的感应电压。

至少两个能量获取装置这样地定向，使得它们被在接触缆线周围延伸的磁场线贯穿并且由于该原因在对应的能量获取装置中感应出电压。所述定向的可能性在于，被线圈的至少一个导电体(也就是说能量获取装置的一个实施例)在至少一次环绕中环绕的线圈横截面垂直于圆形线(在接触缆线的横截面中观察)围绕接触缆线的中心定向。然而，本发明不局限于，线圈的整个导电体或甚至所有导电体基本上在一个共同的平面内或平行与该平面延伸。而是线圈的至少一个导电体可以在其走势中不是仅沿都能由三个线性独立的空间方向中的两个空间方向的线性组合来表达的方向延伸，而是也可以在其走势中沿以下方向延伸，所述方向的分量在整个走势上观察沿所有三个线性独立的空间方向延伸。

尤其，至少两个感应能量获取装置可以沿着接触缆线布置在共同的纵向区段中。这允许感应能量获取装置组件的紧凑结构。在这种情况中，所述感应能量获取装置至少部分地位于沿接触缆线的纵向方向彼此重叠的纵向区段中。

所述组件具有至少一个收发器，该收发器构造为用于接收至少一个传感器的信号，所述传感器构型为用于产生架空线路的和/或配属于架空线路的轨道路径和/或道路的运行参数和/或状态参数。此外，收发器构造为将信号发送给另一收发器，该收发器不是或仅可选地是所述组件的一部分。所述组件的至少一个收发器与至少一个感应能量获取装置电连接并且因此在组件的符合规定地使用的情况下能够由至少一个感应能量获取装置来供给能量。收发器可以是电网设备的一部分、也就是说与至少两个能量获取装置一起固定在接触缆线上，或单独地布置，例如布置在架空线路的承载索绳上，并且通过电线路与电网设备的至少一个所述感应能量获取装置连接。

此外，所述组件具有至少一个状态传感器或状态传感器组件，所述状态传感器或所述状态传感器组件与所述至少两个感应能量获取装置电连接并且构造为用于产生信号，所述信号分别相应于所述至少两个感应能量获取装置的一个电运行状态。这些信号尤其可以如上所述地被分析评价，以便确认和可选地也定量地确定接触缆线的耗损。状态传感器或状态传感器组件可以是电网设备的一部分或布置在其他地点处。尤其，所产生的信号可以通过至少一个收发器从所述电网设备被传输到另一电网设备和/或存在有分析评价装置的调度中心。因此，状态传感器或状态传感器组件可以(尤其通过下述分析评价装置和/或数据管理装置)与收发器或与所述组件的收发器之一连接，使得信号能够由收发器来接收。

尤其，所述组件也可以具有分析评价装置，该分析评价装置与状态传感器或状态传感器组件连接并且构型为用于根据与所述至少两个感应能量获取装置的电运行状态相应的信号来求取与被电流流过的架空线路的接触缆线耗损状态相应的状态参量。尤其，电网设备可以具有分析评价装置。在任何情况下，关于接触缆线耗损状态的信息可以被所述组件进一步处理和/或转发。进一步处理的结果例如可以是，显示并且可选地提出替换接触缆线的需求。

下面描述其他方面，这些方面也可以在电网设备仅具有唯一的能量获取装置或者感应电压没有被任何一个所述能量获取装置测量出时被完全或部分地实现。

根据一个方面，电网设备构型为尤其可松开地被固定在被电流流过的架空线路上。

优选，在电网设备的第一纵向侧端部区段上布置第一收发器，而在电网设备的与第一端部区段对置的第二纵向侧端部区段上布置第二收发器。尤其，分析评价装置可以作为电网设备的一部分布置在第一和第二收发器之间。替代或附加地，数据管理装置可以布置在第一和第二收发器之间，该数据管理装置由微控制器来控制，该微控制器将信号从第一收发器转发给第二收发器。可选地，所述数据管理装置也可以是分析评价装置或具有分析评价装置。该数据管理装置可以包括至少一个第二传感器，其信号被输送给微控制器。概念“数据管理”尤其应被一般性地理解，也就是说数据的处理和/或转发和/或数据到由多个所述电网设备所构成的数据传输路径中的耦入是一种数据管理。与之相应地，所述数据管理装置在处理所述数据时已经是微控制器。然而，非常容易理解地也不排除，数据管理装置和微控制器承担对传感器的控制、对不同电网设备之间的数据传输的控制和/或对数据处理的控制的附加任务。

该组件可以具有一个或多个第一传感器，所述第一传感器产生运行参数和/或状态参数并且不是电网设备的一部分。尤其能够使所述至少一个第一传感器与电网设备连接。所述至少一个第一传感器可以固定在架空线路和/或在地面上安装在轨道路径或轨道网的区域中。

优选，第一传感器从由以下传感器组成的组中选出：温度传感器、加速度传感器、距离传感器、感测架空线路中的机械应力的传感器、用于确定架空线路的结冰程度的传感器、道岔位态传感器(Weichenstellungssensor)、碰撞传感器、成像传感器和光学传感器。更优选，电网设备还包括用于在收发器与第一传感器的收发器之间进行无线电信号交换的无线电接口。

根据本发明的一个优选的实施方式，数据管理装置在其外表面上具有至少一个传感器接口，通过该传感器接口，所述数据管理装置从第一传感器获得信号并且将所述信号输送给微控制器，该微控制器又将信号转发给第一或第二收发器。可选地，传感器接口也可以是用于固定第一传感器的机械接口。

有利的是：当不再确保电网设备的符合规定的功能性时，电网设备的所提及的无线电接口和数据管理装置这样被设立，使得故障报告自动地被转发给另一电网设备或安装在地面上的接口。

替代或附加于所述至少一个第一传感器，所述组件可以具有一个或多个第二传感器，所述第二传感器产生运行参数和/或状态参数并且是电网设备的一部分。尤其，所述至少一个第二传感器可以从由以下传感器组成的组中选出：温度传感器、加速度传感器、距离传感器、碰撞传感器、成像传感器和光学传感器。

此外，根据本发明的一个有利构型，电网设备具有可再充电的能量存储器，该能量存储器可以被感应能量获取装置加载以能量。所述可再充电的能量存储器优选具有在预确定的时间段内足够用于电网设备的电运行的容量。此外，可再充电的能量存储器优选是蓄电池。替代或附加地，所述电网设备具有至少一个太阳能电池或至少一个太阳能电池模块，其这样构造，使得除感应能量获取装置外也可以提供能量用于运行组件。

尤其，所述电网设备可以模块化地如下构建，使得至少一个收发器和至少两个感应能量获取装置可松开地与电网设备的壳体连接并且可以被相应的其他电网设备部件替换。另外的这种电网设备模块可以是至少一个第二收发器、数据管理装置、至少一个太阳能电池或太阳能电池模块和可再充电的能量存储器。

根据本发明的一个实施方式，电网设备可以符合规定地借助处于交流电压或直流电压下的架空线路运行。替代或附加地，电网设备可以是具有多个电网设备的系统的一部分。

优选，在这样的系统中，在沿着架空线路相继固定的两个电网设备之间的距离这样选择，使得在所述电网设备之一失效时，其余完好的电网设备仍然可以与紧随已失效的电网设备之后的电网设备通信。

附图说明

现在参照附图描述本发明的实施例。图绘的各个附图：

图1示意性地示出根据本发明的一个优选实施方式的电网设备的立体视图，该电网设备可以固定在架空线路上；

图2示意性地示出在接触缆线的第一耗损状态中的接触缆线的和两个构型为线圈的能量获取装置的横截面；

图3示意性地示出在图2中所示的在接触缆线的第二耗损状态中的组件的横截面；

图4示意性地示出在图1中所示的具有电网设备和接触缆线的组件的横截面，用以阐明第一和第二能量获取装置的布置；

图5示意性和简化地示出线圈的一个实施方式，该线圈可以布置在接触缆线上方；和

图6示意性地示出根据本发明的具有电网设备和状态传感器的组件的一个实施方式。

具体实施方式

本发明意义上的架空线路1(例如图1)不仅仅理解为被用于在市内短途运行中驱动轨道车辆、城铁和巴士的架空线路和在短途铁路网中被使用的架空线路。架空线路也理解为所谓的链机构或者说链接触线路，其中，接触缆线由于稳定性原因并且为了增大其线路横截面而被悬挂在承载索绳上。换言之，本发明意义上的架空线路理解为所有电导线或者说接触线路，所述线路提供用于驱动分别使用的牵引车辆的电能(交流电压或直流电压)，更确切地与“牵引车辆是有轨的还是无轨的”无关。

然而，如果根据本发明的电网设备被用于求取接触缆线的耗损，那么该电网设备布置在接触缆线上。

根据轨道电网而定，架空线路被加载以直流电压或交流电压。本发明适合于既以直流电压又以交流电压运行的架空线路，如这将由下面的阐述可见那样。然而，直流电压的大小和交流电压的幅值以及频率根据国家和轨道网的种类而定可以不同。因此，不仅存在国家特定的轨道网电气化标准，而且在一个国家内，长途和短途铁路网的轨道网也以不同的电压和频率运行。

在图1中所示的实施例中，电网设备10通过力锁合和/或形状锁合连接与架空线路1机械连接。传统架空线路1具有正对置的凹形、例如V形槽口1b，电网设备10的相应构造的钳部11(Backe)可以力锁合和/或形状锁合地被接收在所述槽口中。在横截面中观察，凹形槽口1b将架空线1划分为下区段1a和上区段1c，牵引车辆的受电弓沿着所述下区段的下侧在该下侧上滑动，所述上区段例如在链机构中与承载索绳连接。在图1中具体示出的架空线路是接触缆线。

电网设备10具有三个能量获取装置14.1,14.2,14.3，它们也可以称为所谓的“能量收集器(Energy Harvester)”。能量获取装置14.1,14.2,14.3分别包括至少一个具有多个绕组的线圈，这些绕组被围绕架空线路1延伸的闭合磁场线、即涡流场贯穿。如果在架空线路1上作用有交流电压，那么在时间上变化的电场在线圈中产生以相同频率变化的磁通，由此引起感应电压，该感应电压可以负责电网设备10的所有电气部件或者说模块的能量供给。通过闭合的磁场线同心地穿过线圈的绕组和绕组芯，在能量获取装置14中产生感应电压。

在链接触线路的情况下(在链接触线路中也提供电流穿流的承载索绳)，能量获取装置的绕组和线圈可以完全同心地包围承载索绳，以便保证最大程度利用涡流场。因此，与在接触缆线的情况下相反在承载索绳的情况下，完全同心的布置是可能的，因为受电弓必须保证在运行中与接触缆线接触而与承载索绳接触。

然而，即使在架空线路1被加载以直流电压的情况下，直流电压的由运行得到的高阶谐波分量在能量获取装置14.1,14.2中也产生感应电压。这通常是因为在架空线路1中的有时发生强烈脉动的直流电流消耗装置或直流电产生装置生成直流电流分量和交流电流分量。然后，直流电压的波度(Welligkeit)表示叠加有正弦交流电压的直流电压的平均值，所述正弦交流电压的频率是整流后的交流电压的频率的一倍、两倍等。

优选，电网设备10关于横截面平面镜像地构建，该横截面平面沿纵向方向、也就是说沿架空线路1的延伸方向居中地切割电网设备10。为了简化示图，在图1中仅在左侧部分中绘制出电网设备10的细节。

电网设备10至少在一个纵向侧端部上或在端部区域中或者说端部区段中具有收发器12。除了能量获取装置14外，优选还设置蓄电池16，该蓄电池优选布置在电网设备10的上侧上。此外，电网设备10具有数据管理装置18，该数据管理装置优选由未示出的微控制器来控制。在数据管理装置的外表面上优选可以设置接口22以及(第二)传感器20。接口22和传感器20优选都通过微控制器与收发器12连接。传感器信号接口22可以是电子、电气、光学或甚至机械式的传感器信号接口。

代替数据管理装置18或者作为数据管理装置18的一部分，可以存在至少一个状态传感器和/或分析评价装置。根据图5的示意图还会论述状态传感器31和分析评价装置33。

附加地，电网设备10可以具有无线电接口(未示出)，使得传感器信号可以无线地并且通过无线电被传输给最近的电网设备或甚至越过多个电网设备10被传输。无线电接口也可以例如在不再确保电网设备10的符合规定的功能性情况下将故障信号自动地转发给安装在地面上的接口。此外，无线电接口具有以下优点：其能够实现例如借助ZIGBEE协议被记录的数据交换，该协议独立于安装在地面上的基础设施中所使用的协议。同样可以考虑，电网设备10配备有GPS模块，以便能够更容易地定位不再符合规定地工作的电网设备10。

如在前面已经提及那样，电网设备10的所有电模块可以从至少一个所述能量获取装置14.1,14.2,14.3获得用于运行电网设备所需的能量。在能量获取装置14.1,14.2,14.3失效或功率不足的情况下，由蓄电池16提供附加能量。在图1中未示出的是，在电网设备10的外表面上同样可以布置至少一个太阳能电池，所述太阳能电池给蓄电池16充电。

为了监视架空线路1的状态和/或符合规定的功能性，使用传感器20以及在图1中未示出的并且布置在架空线路1本身上的(第一)传感器。传感器20可以从由以下传感器组成的组中选出：温度传感器、加速度传感器、距离传感器和碰撞传感器。此外，固定在架空线路1上的传感器可以从由以下传感器组成的组中选出：检测架空线路中的机械应力的传感器、用于确定架空线路的结冰程度的传感器、道岔位态传感器、碰撞传感器，成像传感器和光学传感器。

传感器20的传感器信号以及源自固定在架空线路1上的传感器并且输送给接口20的传感器信号由安置在数据管理装置18中的微控制器来处理并且被输送给收发器12(和/或也被输送给布置在电网设备10的对置的纵向侧端部或端部区段上的收发器12)。收发器12将传感器信号无线地转发给固定在架空线路1上的另一电网设备10(未示出)的收发器12。

通过多个电网设备10相互并且沿着架空线路1的通信形成数据网络，该数据网络确保沿着架空线路1的信号交换不受阻。然后，该数据网络将传感器信号转发到调度中心或位于数据网络中的促动器，所述调度中心最终处理或者说分析评价传感器信号或该信号的导数。

在此这样确定收发器12的发送功率的大小，使得可以消除电网设备10的失效。因此，发送功率也对在沿着架空线路1相邻的两个电网设备10之间所选择的距离有影响。

电网设备10的所有部件，例如收发器12、能量获取装置14、数据管理装置18、分析评价装置和/或传感器20(所述传感器例如也具有至少可以有一个状态传感器)，优选模块化地构建，也就是说每个部件是一个单元并且尤其具有自己的壳体，该壳体又被接收在电网设备10的壳体中并且通过适合于该目的的器件与所述电网设备的壳体机械连接。以这种方式，可以在不拆除其余部件并且不存在无费时的装配工作的情况下替换所述部件。同样，模块化的结构提供以下优点：电网设备10可以配备有有针对性地选出的部件，更确切地如对应的使用目所要求的那样。进一步地，由于技术陈旧，可以更低成本地实现必要的进一步研发和备件供应。

通过电网设备10在架空线路1上的简单装配并且通过模块化的结构，提供成本效率高的电网模块或者说成本效率高的电网设备10，该电网模块或者说电网设备是能量自给的并且可以沿着架空线路1不受阻地与固定在架空线路1上的其他电网设备10交换传感器信号。因此，沿着架空线路1建立数据网络，该数据网络不再包含安装在基础设施侧的接口，而是使用沿着架空线路1的不受阻的路段用于信号交换。

同样，在电网设备10中设置相应的冗余，所述冗余负责在电网设备10失效时不是沿着架空线路1的整个数据网络瘫痪。即使当架空线路1中出现电压下降或甚至断电时，由于优选设置的蓄电池16以及优选设置的太阳能电池，可以保持电网设备10在能量方面的运行。

电网设备10的各部件的布置不局限于在附图中所示的布置。尤其可以不存在一个或多个部件，和/或至少一个另外的部件是电网设备的一部分。

此外，本领域技术人员可看出，与在本说明书中详尽所述的传感器不同的其他传感器的传感器信号也可以借助电网设备10在这样建立的数据网络内被交换。前面的描述应这样理解：电网设备10的所有特征能够以任意组合存在。

图2的示意图示出在横截面中的架空线路1、尤其在图1中所示的架空线路1的接触缆线和两个能量获取装置14.1,14.2，所述能量获取装置例如是图1的能量获取装置14.1和14.2并且例如构型为线圈。然而，本发明不局限于线圈。例如也可以使用其他装置作为能量获取装置，在所述装置中，在磁通变化时感应出电压。两个能量获取装置14.1,14.2的位置在图2和图3中也应理解为示意性的。仅选出两个位置作为示例。例如，上方的第二能量获取装置14.2正好可以位于接触缆线的上方和/或以顶盖的形式(如在图1中的能量获取装置14.3)沿着所述接触缆线的整个上侧延伸。还根据图4详细研究能量获取装置的这种构型。能量获取装置14.1,14.2的定向也可以与在图2和3中所示不同地来选择。在图2和图3中所示的定向应当这样理解：能量获取装置14.1,14.2在磁通沿横向于所示的纵长矩形的纵长延伸的方向变化时具有感应电压。在图2和3中所示的箭头是磁场线的示例并且沿这样的方向延伸穿过能量获取装置14.1,14.2。

接触缆线和能量获取装置的在图2、图3和图4中所示的示意性横截面示出，不同能量获取装置14沿围绕接触缆线的周向方向布置在不同的位置处。所述周向方向围绕接触缆线的未详细示出的中心点圆形地延伸。所述中心点例如可以是横截面的质心。然而，所述中心点例如也可以是在接触缆线的对称平面上在接触缆线最窄部位处的点，在那里在上部分和下部分之间存在收紧部。在周向方向上的位置例如可以以圆周角度值给出。例如，在接触缆线下方处于接触缆线的垂直对称平面上的点具有零值，而在接触缆线上方处于接触缆线的垂直对称平面上的点具有180°的值。在这种情况下，在图2和图3中所示的两个能量获取装置14.1,14.2沿周向方向例如对于所述第二能量获取装置14.2而言在200度的位置处并且对于所述第一能量获取装置14.1而言在260度的位置处。

在图2中所示的三个箭头相应于磁场的各一个磁场线的区段，当接触缆线被电流流过时，所述磁场围绕架空线路1的接触缆线延伸。在交流电流的情况下，磁场线的方向相应于在每个周期中的电流的方向反转两次。因此，箭头仅表示为瞬时记录。

磁场线的密度，也就是说它们彼此的间距，可以解释为磁场强度的表示。因此在图2中，磁场强度在第一能量获取装置14.1的区域中比在第二能量获取装置14.2的区域中稍大。因为在交流电流流过接触缆线的情况下，磁通、也就是说磁场强随着交流电流的频率变化，所以磁场线的密度也是在每个周期内出现的磁感应变化的度量并且从而是在对应的能量获取装置14.1,14.2中感应出的电压的度量。

在图3中所示的架空线路1的接触缆线与在图2中所示的接触缆线的不同之处在于，在接触缆线的下方区域中材料由于磨损已去除。在车辆运行(车辆的受电弓沿着接触缆线的下表面在该下表面上运动)期间产生这样的磨损、也就是说接触缆线被耗损。如在图3中示意性地表明那样，磁场线的走势由此改变。

在第二能量获取装置14.2的区域中的磁场线与在图2的情况中大致一样远地分开，而在第一能量获取装置14.1的区域中的磁场线明显彼此更近。对此原因在于，第一能量获取装置14.1在图3的情况中比在图2的情况中更靠近接触缆线的下表面。

因此，比较图2和图3的情况，在流过接触缆线的电流的电流强度相同的情况下，在第二能量获取装置14.2中感应出的电压与在图2的情况中的电压大致相等，而在第一能量获取装置14.1中感应出的电压明显比在图2的情况中的电压大。因此，通过分析评价感应出的电压可以求取接触缆线的耗损。在此，尤其能够脱离图2和图3的具体实施例地获知关于接触缆线耗损的事实、能够获知耗损的等级或区域和/或能够连续地确定耗损的程度。

在图2和图3中部分示出的磁场线走势应理解为仅是示意性的。围绕接触缆线闭合地延伸的磁场线的真实走势与在图2和图3中部分示出的走势偏离。不受此影响地存在以下事实：尤其在至少两个感应能量获取装置沿磁场线的走势布置在不同位置处时，可以根据感应电压求取接触缆线的耗损。仅当所述两个感应能量获取装置沿磁场线的走势布置在与耗损程度无关地总是具有相同大小的磁场强度或者磁通变化的位置处时，不能够求取耗损。当所述两个能量获取装置在图2和图3中所示的接触缆线的横截面方面是同类型的并且关于垂直的中间平面在对称定向的情况下布置在对称的位置处时，存在所述两个能量获取装置的这种不合适的布置，如针对所述两个能量获取装置14.1,14.2分别通过相应地用虚线所示的矩形在图2中所示。垂直中间平面同样通过虚线示出。

图4示意性地示出如在图1中的能量获取装置14.1和14.2的组件的一部分。第一能量获取装置14.1具有两个线圈，这两个线圈关于接触缆线1的垂直中间平面彼此对称地布置。所述线圈例如可以并联或串联地电连接。第二能量获取装置14.2具有三个线圈，这三个线圈关于接触缆线1的垂直中间平面(对称平面)彼此对称地布置。所述线圈例如可以并联或串联地电连接。然而，在图4中表示能量获取装置14.2的三个窄矩形也可以理解为相同线圈的绕组。在这种情况下，第二能量获取装置14.2的线圈沿周向方向经由绘制有三个窄矩形的区域延伸。

在图1至4中的能量获取装置的所有布置可以被相同作用的布置代替，当至少一个线圈和/或至少一个能量获取装置沿接触缆线1的纵向方向、也就是说垂直于在图2,3或4中的制图平面被移动地定位时，产生所述相同作用的布置。因此，不同的能量获取装置不必布置在接触缆线的相同纵向区段中并且也不必布置在关于所述接触缆线的纵向方向彼此重叠的区域中。这种情况基于该想法：在接触缆线在其纵长延伸部的走势中的横截面大致恒定的情况下，磁场在接触缆线的每个横截面平面中都是相同的。替代或附加地，相同的能量获取装置能够沿着接触缆线在不同的纵长区段中具有线圈。例如，所述线圈并联或串联地电连接。

在图4中所示的两个能量获取装置14.1和14.2的布置中，第一能量获取装置14.1比第二能量获取装置14.2更靠近接触缆线1的下侧地布置。因此，接触缆线1在其下侧上的耗损将会导致磁场在第一能量获取装置14.1的区域中比在第二能量获取装置14.2的区域中改变更大。

图5示意性地示出第三能量获取装置14.3的构型，例如在图1中所示的第三能量获取装置14.3，其经由架空线路1的接触缆线的上侧顶盖状地延伸，其中，同样示意性地表明地在垂直的中间平面的两侧上第二能量获取装置14.3的各一个区域壁状(wangenartig)地大致垂直向下延伸。因此，在图5的示图中，侧向区域的有效横截面也从上向下垂直延伸。然而替代地，所述侧向区域可以具有有效横截面，该有效横截面在图5的示图中相对于能量获取装置的中间区域具有其它角度。

在所示的实施例中，第三能量获取装置14.3具有唯一的电导线，该电导线相应于两个侧壁35,37和水平的顶面状区域36构成三个线圈。电线路39的走势由多个箭头表明。跟随箭头的走势，该线路始于图5中的左下方并且首先围绕左侧壁35的外边缘缠绕一至两次。借助导体39的向上延伸的第二区段，所述导体过渡到在上方区域36中的线圈中。在上方区域36中向右延伸的第二区段之后，导电体39过渡到右侧壁37的线圈中。在那里，导电体39围绕侧壁37的外边缘缠绕一至两次。在每个区域35,36,37中的绕组数应理解为仅是示例性的。在实践中，对于侧壁优选更多绕组，但在图5中不能清楚地示出这些绕组。相反，对于中间的上方区域36优选在那里具有较少绕组。例如，区域36可以在侧向的壁状区域之间仅具有唯一连接线路并且因此没有任何绕组。

如在图5中示意性所示的能量获取装置14.3具有以下优点：存在两个侧壁，穿过所述侧壁的磁场线在磁场变化时导致感应电压。由于两个线圈相应于两个侧壁，感应电压相对于单个线圈时被提高。因此，不仅能够很好地测量感应电压，而且也导致提高的电功率，能量获取装置14.3可以通过电磁感应提供所述电功率。

图6示意性地示出根据本发明的具有电网设备10的组件的实施例，所述电网设备可以是在图1中所示的电网设备10。电网设备10具有两个能量获取装置14.1,14.2，它们都与同一状态传感器31电连接。例如可以通过上述数据管理装置实现的状态传感器31例如能够以多路复用器(Multiplexer)的形式重复相继查询、也就是说测量被感应到能量获取装置14.1,14.2中的电压。替代地，对于每一个能量获取装置14.1,14.2可以存在一个单独的状态传感器。

状态传感器31与电网设备10的收发器12连接用于传输信号，该收发器例如可以是在图1中在前面示出的收发器12。在第一能量获取装置14.1的所述实施例中，收发器12被供给以电能用于其运行。在第二能量获取装置14.2的实施例中，状态传感器31被供给以电能用于其运行。

此外，所述组件具有分析评价装置33，该分析评价装置在该实施例中布置在电网设备10外部。这意味着，由状态传感器31产生的信号相应于在能量获取装置14.1,14.2中感应出的电压地经由收发器12从电网设备10中被传输出并且例如经由在同一接触缆线上的多个其他电网设备被传输到存在有分析评价装置33的调度中心。替代地，分析评价装置可以沿着接触缆线布置在电网设备10内或另一电网设备内。这样的分析评价装置也能够布置在承载架空线路的架空线路杆上。在任何情况下，分析评价装置使得能够根据由状态传感器31产生的信号确定接触缆线的耗损程度。不但在图5的实施例中优选，状态传感器31或状态传感器组件重复地、例如相应于时钟频率地测量电网设备的所有能量获取装置中的感应电压并且产生和输出相应的信号。这使得尤其能够可以说连续地求取触线的耗损状态。为了节省能量，与计算机技术相比，可以非常小地选择时钟频率。例如，状态传感器或状态传感器组件每小时仅一次或每天仅一次测量感应电压并且产生和输出相应的信号。可以选择更小的时钟频率。小的时钟频率适配于接触缆线的仅缓慢发生的耗损。替代于时钟频率，可以由控制装置触发通过状态传感器或状态传感器组件对感应电压进行测量。这样的控制装置可以位于电网设备内或所述组件内。替代或附加地，可以从外部将控制信号传输到所述组件中，例如从道路网的调度中心。为此，可以使用经过电网设备的至少一个收发器的控制信号传输路段。在此可以涉及相同或不同的收发器，状态传感器或状态传感器组件经由所述收发器将由它们产生的信号从电网设备中传输出。

尤其，状态传感器或多个状态传感器可以是在图1中用附图标记20标注的传感器，所述传感器是电网设备10的一部分。

Claims (14)

1.一种具有电网设备(10)的组件，所述电网设备构造为用于固定在被电流流过的架空线路(1)的接触缆线上，其中：

·所述电网设备(10)具有至少一个感应能量获取装置(14)，所述能量获取装置在所述电网设备(10)的符合规定地使用的情况下相对于所述架空线路(1)这样布置和构造，使得能够从感应电压和由此引起的感应电流中获得用于所述电网设备(10)的电运行的能量，和

·所述组件具有至少一个收发器(12)，所述收发器构造为用于从至少一个传感器接收信号并且将所述信号发送给另一收发器，所述传感器产生所述架空线路(1)的和/或配属于所述架空线路(1)的轨道路径和/或道路的运行参数和/或状态参数，所述另一收发器不是所述组件的一部分，其中，所述组件的所述至少一个收发器(12)与所述至少一个感应能量获取装置(14)电连接并且因此在所述组件的符合规定地使用的情况下能够由所述至少一个感应能量获取装置(14)供给以能量，

其特征在于，

·所述电网设备(10)具有至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)和

·所述组件具有至少一个状态传感器(31)或状态传感器组件，所述状态传感器或所述状态传感器组件与所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)电连接并且构造为用于产生分别与所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)的电运行状态相应的信号。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)在所述电网设备(10)的符合规定地使用的情况下关于围绕所述架空线路的周向方向布置在不同的位置处和/或具有不同的有效横截面，和/或这样布置，使得所述接触缆线的磁场在所述能量获取装置中感应出不同大小的电压。

3.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述状态传感器(31)或所述状态传感器组件与所述收发器(12)或所述收发器(12)之一连接，使得信号能够被所述收发器(12)接收。

4.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述组件具有分析评价装置(33)，所述分析评价装置与所述状态传感器(31)或所述状态传感器组件连接并且构型为，根据与所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)的电运行状态相应的信号求取与被电流流过的所述架空线路(1)的接触缆线的耗损状态相应的状态参量。

5.根据权利要求1或2所述的组件，其中，在所述电网设备(10)的第一纵向侧端部区段上布置第一收发器(12)，而在所述电网设备(10)的与所述第一端部区段对置的第二纵向侧端部区段上布置第二收发器(12)。

6.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述组件具有分析评价装置(33)，所述分析评价装置与所述状态传感器(31)或所述状态传感器组件连接并且构型为，根据与所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)的电运行状态相应的信号求取与被电流流过的所述架空线路(1)的触线的耗损状态相应的状态参量，

其中，在所述电网设备(10)的第一纵向侧端部区段上布置第一收发器(12)，而在所述电网设备(10)的与所述第一端部区段对置的第二纵向侧端部区段上布置第二收发器(12)，

其中，所述分析评价装置布置在所述第一和第二收发器(12)之间。

7.根据权利要求1或2所述的组件，其中，所述电网设备(10)模块化地如下构建，使得所述至少一个收发器(12)和所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)能松开地与所述电网设备(10)的壳体连接并且能够被相应的其他电网设备部件替换。

8.根据权利要求1或2所述的组件，具有用于从所述至少一个传感器传输无线电信号至所述收发器(12)或所述组件的收发器(12)中的至少一个的无线电接口，所述传感器产生所述架空线路(1)的和/或配属于所述架空线路(1)的轨道路径和/或道路的运行参数和/或状态参数。

9.一种用于运行具有电网设备(10)的组件的方法，其中，所述电网设备构造为用于固定在被电流流过的架空线路(1)的接触缆线上，其中：

·至少一个感应能量获取装置(14)作为所述电网设备(10)的一部分来运行，所述能量获取装置从感应电压和由此引起的感应电流中获得用于所述电网设备(10)的电运行的能量，和

·至少一个收发器(12)作为所述组件的一部分来运行，所述收发器从至少一个传感器接收信号并且将所述信号发送给另一收发器，所述传感器产生所述架空线路(1)的和/或配属于所述架空线路(1)的轨道路径和/或道路的运行和/或状态参数，所述另一收发器不是所述组件的一部分，其中，所述组件的所述至少一个收发器(12)由所述至少一个感应能量获取装置(14)供给以电能，

其特征在于，

·至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)作为所述电网设备(10)的一部分来运行和

·至少一个状态传感器或状态传感器组件作为所述组件的一部分来运行，所述状态传感器或状态传感器组件与所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)电连接并且产生分别与所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)的电运行状态相应的信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)关于围绕所述架空线路的周向方向布置在不同的位置处和/或具有不同的有效横截面，和/或这样布置，使得所述接触缆线的磁场在所述能量获取装置中感应出不同大小的电压。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述状态传感器或所述状态传感器组件将所述信号传输至所述收发器(12)或所述组件的收发器(12)之一。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其中，根据与所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)的电运行状态相应的信号求取与被电流流过的所述架空线路(1)的接触缆线的耗损状态相应的状态参量。

13.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述电网设备(10)作为模块化地构建的电网设备来运行，在所述电网设备中，所述至少一个收发器(12)和所述至少两个感应能量获取装置(14.1,14.2)能够松开地与所述电网设备(10)的壳体连接并且被相应的其他电网设备部件替换。

14.根据权利要求9或10所述的方法，其中，将无线电信号从所述至少一个传感器传输至所述收发器(12)或所述组件的收发器(12)之一，所述传感器产生所述架空线路(1)的和/或配属于所述架空线路(1)的轨道路径和/或道路的运行参数和/或状态参数。