DE102006018471A1

DE102006018471A1 - Ortung und Lokalisierung von Kurzschlussstellen in Oberleitungsanlagen

Info

Publication number: DE102006018471A1
Application number: DE200610018471
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr. Baldauf; Bernhard Landwehr; Bernhard Dr. Sarnes; Günter Tiffe
Original assignee: DB Netz AG
Current assignee: DB Netz AG
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2026-04-20
Also published as: DE102006018471B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ortung und Lokalisierung von Kurzschlussstellen in Leitungsanlagen. Diese Vorrichtung wird insbesondere bei Schienenbahnen angewendet, bei denen elektrisch betriebene Fahrzeuge verkehren, die ihre Energie aus Oberleitungen beziehen. Erfindungsgemäß sind mehrere passive Transpondersysteme an der Oberleitung angebracht. Diese Transpondersysteme werden durch einen Kurzschlussstrom, der einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, mittels einer passiv arbeitenden elektrischen Komponente zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Transponderfunktion im Bereich des Kurzschlusses aktiviert bzw. deaktiviert. Besonders vorteilhaft brennen elektrische/elektronische Komponenten innerhalb der Transponder durch, so dass diese zerstört werden. Insbesondere führt ein Kurzschluss zum Durchbrennen einer entsprechend dimensionierten Leiterbahn, die z. B. den Signalpfad des Transponders unterbricht. Zum Auffinden der Kurzschlussstellen fährt insbesondere ein Fahrzeug mit einer auf den Transponder bzw. dessen Resonanzfrequenz abgestimmten Sende- und Empfangseinheit den betroffenen Kettenwerksabschnitt ab. An den Stellen, an denen durch den oberhalb des Grenzwertes liegenden Kurzschlussstrom die Transponderfunktion aktiviert bzw. deaktiviert wurde, wird vom angepeilten Transponder ein bzw. kein Antwortsignal abgesetzt. Somit ist die Stelle oder der Bereich als kurzschlussbelasteter Bereich lokalisiert und kann einer entsprechenden Nachbehandlung ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ortung und Lokalisierung von Kurzschlussstellen in Leitungsanlagen. Diese Vorrichtung wird insbesondere bei Schienenbahnen angewendet, bei denen elektrisch betriebene Fahrzeuge verkehren, die ihre Energie aus Oberleitungen beziehen.
Kurzschlüsse in Oberleitungen des elektrisch betriebenen Schienenverkehrs entstehen z.B. durch Überschläge an Isolatoren bei Nebel und Gewitter, durch Vögel, in die Oberleitung gewehte Äste, Planen oder sonstige Fremdkörper, durch schadhafte oder stark verschmutzte Isolatoren, durch Einfahren von elektrischen Triebfahrzeugen in geerdete Gruppen, durch Fehlschaltungen und durch Berührung gerissener Drähte oder Seile mit dem Erdboden. Im Jahresdurchschnitt tritt etwa bei einer mittleren Oberleitungslänge von 4 km ein Kurzschluss auf. Nur bei einem sehr geringen Bruchteil von Schalterauslösungen wird nach der Prüfung ein dauerhafter Kurzschluss festgestellt.
Die Ortung bzw. das Auffinden der Kurzschlussstellen ist mit relativ großem personellen und zeitlichen Aufwand verbunden. So muss z.B. nach jedem Kurzschluss umgehend der Kurzschlussort festgestellt und im engeren Bereich des Kurzschlussortes die Rückstromführung und Bahnerdung sowie die Oberleitungsanlage von Fahrzeugen der Oberleitungsinstandhaltung oder von gleisfahrbaren Leitern aus bei ausgeschalteter und bahngeerdeter Oberleitung untersucht werden.
Eine nicht unerhebliche Zahl von Kurzschlussstellen kann jedoch nicht immer sofort und genau lokalisiert werden mit der Folge, dass sofern die Zahl der nicht lokaliserten Kurzschlüsse einer Strecke eine vorgegebene Zahl überschreitet, umfangreiche Inspektionsmaßnahmen durchgeführt werden müssen.
Hierbei wird z.B. die Oberleitungsanlage eines Speisebezirkes bei ausgeschalteter und bahngeerdeter Oberleitung von Fahrzeugen der Oberleitungsinstandhaltung oder von gleisfahrbaren Leitern aus eingehend untersucht.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der eine Ortung und Eingrenzung von Kurzschlussstellen sowie möglicher Kurzschlusspfade in Oberleitungsanlagen schnell und ohne großen Aufwand ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Ansprüche 2 bis 11 beinhalten vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung aus Anspruch 1.
Erfindungsgemäß sind mehrere passive Transpondersysteme an der Oberleitung angebracht. Diese Transpondersysteme werden durch einen Kurzschlussstrom, der einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, mittels einer passiv arbeitenden elektrischen Komponente zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Transponderfunktion im Bereich des Kurzschlusses aktiviert bzw. deaktiviert.
Besonders vorteilhaft brennen elektrische/elektronische Komponenten innerhalb der Transponder durch, so dass diese zerstört werden. Insbesondere führt ein Kurzschluss zum Durchbrennen einer entsprechend dimensionierte Leiterbahn die z.B. den Signalpfad des Transponders unterbricht
Zum Auffinden der Kurzschlussstellen fährt insbesondere ein Fahrzeug (Inspektions-/Instandhaltungsfahrzeug, Lok, Regelzug) mit einer auf den Transponder bzw. dessen Resonanzfrequenz abgestimmten Sende- und Empfangseinheit den betroffenen Kettenwerksabschnitt ab. An den Stellen, an denen durch den oberhalb des Grenzwertes liegenden Kurzschlussstrom die Transponderfunktion aktiviert bzw. deaktiviert wurde, wird vom angepeilten Transponder ein bzw. kein Antwortsignal abgesetzt. Somit ist die Stelle oder der Bereich als kurzschlussbelasteter Bereich lokalisiert und kann einer entsprechenden Nachbehandlung zugeführt werden.
Transponder sind passive Elemente, die über geeignete Funksignale aktiviert werden und ggf. codierte Informationen zurücksenden. Sie sind sehr klein (Bereich von mm bis cm) und kostengünstig herzustellen (Centbereich bei großen Stückzahlen).
Erfindungsgemäß werden insbesondere handelsübliche Transponder verwendetet, die z.B. zur Diebstahlsicherung in Kaufhäuseren an/in Kleidungsstücken angebracht sind.
Insbesondere werden als Transponder RFIDs (Radio Frequency Identification) verwendet.
Eine Halterung eines Transponders an der Oberleitung ist vorteilhaft als "Clip" ausgeführt, der einfach an den relevanten Stellen der Fahrleitung auf den Rillenfahrdraht aufgeclips bzw. am Tragseil befestigt wird.
Besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass Bereiche von Oberleitungen, in denen hoher Kurzschlussstrom geflossen ist kenntlich gemacht werden. Hierdurch läßt sich der Bereich, der auf mögliche Schädigungen zu überprüfen ist, einfach und schnell eingrenzen.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch nicht nur auf Oberleitungen von Anlagen des Schienenverkehrs beschränkt. Vielmehr kann sie bei allen stromführenden Leitungssystemen verwendet werden, insbesondere an Freileitungen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung mit zwei Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen in
1 schematisch eine Oberleitung in Seitenansicht, an deren Fahrdraht (Oberseite) und Tragseil Transponder angebracht sind,
2 schematisch einen Rillenfahrdraht einer Oberleitung im Querschnitt, auf den ein Transponder geklipst ist,
Ein erstes besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel betrifft gemäß 1 eine Oberleitung, an deren Fahrdraht 1 mehrere Transponder 4.1 bis 4.7 befestigt sind. Ein Transponder 5 ist hierbei gemäß 2 vorteilhaft an einem Rillenfahrdraht 6 mittels bügelförmiger Clips 6 befestigt.
Die Transponder 4.1 bis 4.7 sind auf dem Fahrdraht 1 und das Tragseil 2 verteilt angebracht (Abdeckung des Kurzschlussstrompfads innerhalb Mastfeld/Nachspannlänge; auch andere Anordnungsvarianten möglich). Tritt nun ein Kurzschluss mit einem Kurzschlussstrom, der einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, an einer bestimmten Stelle der Oberleitung auf, werden die Transponder im Bereich des Kurzschlusses mittels einer passiv arbeitenden elektrischen Komponente zur Deaktivierung der Transponderfunktion deaktiviert. Alternativ ist eine Aktivierung der Transponderfunktion durch die passiv arbeitenden elektrischen Komponenten möglich.
Als passiv arbeitende elektrische Komponente zur Deaktivierung der Transponderfunktion dient insbesondere eine dünne Leitung, die ähnlich einer Sicherung bei dem vom Kurzschlussstrom – der den vorgegebene Grenzwert überschreitet – durch den in der elektrischen Komponente induzierten Strom durchbrennt. Je nach Schaltungslogik des Transponders, wird dieser dadurch entweder aktiviert oder deaktiviert.
Die weiter von der Kurzschlussstelle entfernten Transponder bleiben – sofern der Grenzwert des Kurzschlussstroms am jeweiligen Transponder nicht überschritten wird – von dem Kurzschluss unbeeinflusst.
Zum Auffinden der Kurzschlussstellen fährt ein Fahrzeug mit einer auf den Transponder bzw. dessen Resonanzfrequenz abgestimmten Sende- und Empfangseinheit den betroffenen Abschnitt der Oberleitung ab. An den Stellen, an denen durch den oberhalb des Grenzwertes liegenden Kurzschlussstrom die Transponderfunktion eines oder mehrere Transponder aktiviert bzw. deaktiviert wurde, wird von den angepeilten Transpondern ein bzw. kein Antwortsignal abgesetzt. Somit ist die Stelle oder der Bereich als kurzschlussbelasteter Bereich lokalisiert und kann einer entsprechenden Nachbehandlung zugeführt werden.

1: Fahrdraht
2: Tragseil
3: Seitenhalter
4.1-4.7: Transponder
5: Transponder
6: Rillenfahrdraht
7: bügelförmiger Clip

Claims

Vorrichtung zur Ortung und Lokalisierung von Kurzschlussstellen in Leitungsanlagen, die aus mindestens einem spannungsführenden Leiter bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leitungsanlage mehrere passive Transpondersysteme (4.1 bis 4.7) angebracht sind, die im Bereich des Kurzschlusses durch einen Kurzschlussstrom, der einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, mittels einer passiv arbeitenden elektrischen Komponente zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Transponderfunktion aktivierbar bzw. deaktivierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung bzw. Deaktivierung während eines Kurzschlusses mittels Durchbrennen einer entsprechend dimensionierten Leiterbahn erfolgt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auffinden der Kurzschlußstelle mit einer auf den Transponder bzw. dessen Resonanzfrequenz abgestimmten Sende- und Empfangseinheit der betroffenen Abschnitt der Leitungsanlage abgefahren wird und an den Stellen, an denen der oberhalb des Grenzwertes liegende Kurzschlußstrom die Transponderfunktion aktiviert bzw. deaktiviert hat, vom angepeilten Transponder ein bzw. kein Antwortsignal abgesetzt wird.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheit auf einem Fahrzeug befestigt ist, das entlang der Leitungsanlage verfahrbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponder RFIDs (Radio Frequency Identification) sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung eines Transponders an der Leitungsanlage als "Clip" ausgeführt ist, der an den relevanten Stellen der Leitungsanlage auf den stromführenden Leiter aufgeclips wird und/oder an zugehörigen Tragkonstruktionen befestigbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spannungsführende Leiter der Fahrdraht (1) und/oder das Tragseil (2) einer Oberleitung ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zugehörige Tragkonstruktion das Tragseil (2) und/oder ein Seitenhalter (3) einer Oberleitung ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Transponder mit einer ortsabhängigen bzw. den jeweiligen Einbauplatz spezifizierenden Codierung versehenen sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine fernsteuerbare Aktivierung/Deaktivierung der Transponderfunktion möglich ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder eine von der Höhe des Kurzschlussstroms abhängige codierte Information absetzt.