DE102013201534A1

DE102013201534A1 - Vehicle e.g. lorry, has electric connection conductor connected to traction drive, and sensor elements connected to evaluation unit, which is adapted to finish detection results of sensor elements to current position of contact point

Info

Publication number: DE102013201534A1
Application number: DE201310201534
Authority: DE
Inventors: Florian Bühs; Göran Keil; Sebastian Reichertz; Thomas Stark
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-07-31

Abstract

The vehicle has sense elements (8) arranged at a defined polling position along a sharpening lath (5) for local detection of a slip in the sharpening lath between a contact point and a connection point for current flow. The contact point of the sharpening lath is in sliding contact to a contact wire (1), and an electric connection conductor is connected to a traction drive at the connection point of the sharpening lath. The sensor elements are connected to an evaluation unit, which is adapted to finish detection results of the sensor elements to a current position of the contact point. The contact wire is designed as a forward conductor and backward conductor. The sense elements are designed as magneto-resistive sensors such as hall sensors. An independent claim is also included for a non-rail-road vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Traktionsantrieb und mit einem Stromabnehmer zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer fahrstreckenseitig angeordneten Oberleitungsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a vehicle with an electric traction drive and with a current collector for feeding electrical energy from a driving path side arranged overhead line system according to the preamble of claim 1.

Derartige Fahrzeuge sind als elektrisch getriebene Schienenfahrzeuge in weit verbreitetem Einsatz, sie sind aber auch als nicht schienengebundene Straßenfahrzeuge bekannt. Die Lage des Kontaktpunktes zwischen einem Fahrdraht der Oberleitungsanlage und der Schleifleiste ändert sich im Fahrtverlauf kontinuierlich. Bei schienengebundenen Fahrzeugen liegt dies daran, dass über Gleisbögen der Bogenverlauf durch gerade Fahrdrahtsegmente angenähert wird und über Gleisgeraden der Fahrdrahtverlauf einem Zickzack zur gleichmäßigen Abnutzung der Schleifleisten folgt. Bei nicht schienengebundenen Fahrzeugen kommen seitliche Fahrungenauigkeiten durch Lenkbewegungen innerhalb der Fahrspur sowie gegebenenfalls seitliche Stellbewegungen eines Stromabnehmers mit seitlich nachführbaren Schleifleisten hinzu. Während bei Schienenfahrzeugen in der Regel einpolige Oberleitungen mit einem als Hinleiter ausgebildeten Fahrdraht und den Gleisschienen als Rückleiter üblich sind, sind für Straßenfahrzeuge zweipolige Oberleitungen mit einem ersten, als Hinleiter ausgebildeten Fahrdraht und einem zu diesem parallel verlaufenden zweiten, als Rückleiter ausgebildeten Fahrdraht im Einsatz. In jedem Fall ist eine kontinuierliche Erfassung der aktuellen Lage des Schleifkontaktpunktes auf der Schleifleiste von Interesse. Such vehicles are widely used as electrically powered rail vehicles, but they are also known as non-rail road vehicles. The position of the contact point between a contact wire of the overhead contact line system and the contact strip changes continuously during the course of the journey. In rail-bound vehicles, this is due to the fact that the curve shape is approximated via track arcs by straight contact wire segments and the track wire course follows a straight line zigzag to uniform wear of the abrasive strips. In non-rail vehicles lateral driving inaccuracies are caused by steering movements within the lane and possibly lateral positioning movements of a pantograph with laterally traceable abrasive strips. While in rail vehicles usually unipolar overhead lines with a designed as a conductor contact wire and the track rails are as return conductors are for road vehicles two-pole overhead lines with a first, designed as a conductor contact wire and a parallel to this second trained as a return conductor contact wire in use. In any case, a continuous detection of the current position of the grinding contact point on the grinding bar of interest.

So ist aus der Patentschrift DE 196 16 896 C1 eine Einrichtung zum kontinuierlichen Erfassen der Fahrdrahtseitenlage elektrischer Bahnen mit Oberleitungsbetrieb bekannt. Die Einrichtung befindet sich derart im Bereich der Schleifstücke, dass immer ein vertikaler Abstand zwischen dem Fahrdraht und der Oberkante einer mit induktiven Näherungsinitiatoren bestückten Trageinrichtung besteht. Aus der Gesamtheit der induktiven Näherungsinitiatoren ist eine Informationsübertragungsleitung herausgeführt, die der Übertragung der erkannten Position an eine geeignete Auswerteeinrichtung dient. Die Anordnung der induktiven Näherungsinitiatoren erfolgt derart nebeneinander, dass es zu einer lückenlosen Aneinanderreihung der aktiven Flächen der Schleifstücke kommt. Das führt dazu, dass immer mindestens ein induktiver Näherungsinitiator den in einem geringen Abstand darüber befindlichen Fahrdraht erkennt. Die maximale Erfassungsbreite der induktiven Näherungsinitiatoren muss mindestens dem seitlichen Bewegungsbereich des Fahrdrahtes entsprechen, damit die Position des Fahrdrahtes auf dem Schleifstück immer erkennbar ist. So is from the patent DE 196 16 896 C1 a device for continuously detecting the contact wire side position of electric tracks with trolley operation known. The device is located in the area of the contact strips such that there is always a vertical distance between the contact wire and the upper edge of a carrying device equipped with inductive proximity switches. From the totality of the inductive proximity initiators, an information transmission line is led out, which serves to transmit the detected position to a suitable evaluation device. The arrangement of the inductive proximity initiators takes place side by side in such a way that there is a continuous juxtaposition of the active surfaces of the contact strips. This leads to the fact that always at least one inductive proximity sensor recognizes the contact wire located at a small distance above it. The maximum detection width of the inductive proximity switches must at least correspond to the lateral movement range of the contact wire, so that the position of the contact wire on the contact strip is always recognizable.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2011 076 615 A1 offenbart ein nicht schienengebundenes Fahrzeug, dessen Stromabnehmer je Oberleitungspol eine Schleifleiste mit einem Arbeitsbereich zur Kontaktierung des jeweiligen Fahrdrahtes aufweist. Das Fahrzeug umfasst mit dem Stromabnehmer gekoppelte Aktormittel zum Verstellen der Schleifleisten quer zu einer Fahrzeuglängsachse. Das Fahrzeug umfasst ferner Sensormittel zur Erfassung der Lage des Fahrzeuges relativ zu den Fahrdrähten. Dabei weisen die Sensormittel zwei Messgeräte zur Bestimmung einer Feldstärke der von den Fahrdrähten erzeugten magnetischen Felder auf, die durch die Energieeinspeisung in der Oberleitungsanlage zur Traktionsversorgung des Fahrzeugs erzeugt werden. Der Querabstand, in dem die beiden Messgeräte zur Feldstärkebestimmung voneinander angeordnet sind, ist verschieden vom Abstand zwischen den beiden Fahrdrähten. The publication DE 10 2011 076 615 A1 discloses a non-rail vehicle whose pantograph per Oberleitungspol an abrasive strip with a work area for contacting the respective contact wire has. The vehicle comprises actuator means coupled to the current collector for adjusting the contact strips transverse to a vehicle longitudinal axis. The vehicle further comprises sensor means for detecting the position of the vehicle relative to the contact wires. In this case, the sensor means comprise two measuring devices for determining a field strength of the magnetic fields generated by the contact wires, which are generated by the energy supply in the trolley system for traction supply of the vehicle. The transverse distance, in which the two measuring devices for field strength determination are arranged from each other, is different from the distance between the two contact wires.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Lageerfassung des Kontaktpunktes zwischen Fahrdraht und Schleifleiste gattungsgemäßer Fahrzeuge bereitzustellen. The invention has for its object to provide a simple and inexpensive position detection of the contact point between the contact wire and contact strip generic vehicles.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeug der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Demnach sind an definierten Abfragepositionen längs der Schleifleiste Sensorelemente zur jeweils lokalen Erfassung eines sich in der Schleifleiste zwischen einem Kontaktpunkt und einem Anschlusspunkt ausbildenden Stromflusses angeordnet. Dabei soll unter einer Schleifleiste eine Trägerschiene mit einem darin befestigten länglichen Kontaktstück verstanden werden, welches nach Verschleiß ausgewechselt werden kann. Je Oberleitungspol können zwei in Fahrtrichtung hintereinander und auf einer gemeinsamen Wippe angeordnete Schleifleisten vorgesehen sein. Am Kontaktpunkt der Schleifleiste besteht Schleifkontakt zum Fahrdraht. Am Anschlusspunkt der Schleifleiste ist ein elektrischer Verbindungsleiter zum Traktionsantrieb angeschlossen. Die Sensorelemente sind beispielsweise als magnetoresistive Sensoren ausgebildet und mit einer Auswertungseinheit verbunden, die dazu ausgebildet ist, aus den Erfassungsergebnissen der Sensorelemente auf die aktuelle Lage des Kontaktpunktes zu schließen. Die Erfindung geht dabei davon aus, dass sich ein erfassbarer Stromfluss in der Schleifleiste nur in einem Abschnitt zwischen Kontaktpunkt und Anschlusspunkt ausbildet. Aus der Anordnung der Sensorelemente und dem Abfrageergebnis, welche der Sensorelemente einen Stromfluss erfasst haben und welche nicht, kann auf die Lage des Kontaktpunktes in Bezug auf die Abfragepositionen der Sensorelemente geschlossen werden. Dieser liegt nämlich im Bereich zwischen dem äußersten Sensorelement, welches Stromfluss erfasst, und dem nächsten weiter außen gelegenen Sensorelement. Durch die Anordnungsdichte von Sensorelementen längs der Schleifleiste kann demnach die Genauigkeit der Lageerfassung des Kontaktpunktes vorgegeben werden. Da Sensorelemente zur Stromflusserfassung bekannt und kostengünstig verfügbar sind, wird durch die Erfindung eine einfache aber verlässliche Lageerfassung für den Schleifkontaktpunkt bereitgestellt. The object is achieved by a vehicle of the type mentioned above with the features specified in the characterizing part of claim 1. Accordingly, sensor elements for respectively local detection of a current flow forming in the contact strip between a contact point and a connection point are arranged at defined query positions along the contact strip. It should be understood by a grinding bar a support rail with an elongated contact piece fixed therein, which can be replaced after wear. Depending Oberleitungspol two in the direction of travel behind each other and arranged on a common rocker grinding strips can be provided. There is sliding contact with the contact wire at the contact point of the contact strip. At the connection point of the contact strip, an electrical connecting conductor to the traction drive is connected. The sensor elements are designed for example as magnetoresistive sensors and connected to an evaluation unit, which is designed to close from the detection results of the sensor elements on the current position of the contact point. The invention is based on the assumption that a detectable current flow in the contact strip is formed only in a section between contact point and connection point. From the arrangement of the sensor elements and the query result, which have detected a current flow of the sensor elements and which are not, can be closed to the position of the contact point with respect to the interrogation positions of the sensor elements. This is namely in the area between the outermost sensor element, which detects current flow, and the next outermost Sensor element. Due to the arrangement density of sensor elements along the contact strip, therefore, the accuracy of the position detection of the contact point can be specified. Since sensor elements for current flow detection are known and available at low cost, the invention provides a simple but reliable position detection for the sliding contact point.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist ein Sensorelement zur lokalen Erfassung eines um die Schleifleiste durch den Stromfluss induzierten Magnetfeldes ausgebildet. Neben den bekannten direkten Stromflusssensorelementen wird hier eine indirekte Messung des Stromflusses durch eine lokale Erfassung eines sich aufgrund des Stromflusses durch die Schleifleiste in etwa rotationssymmetrisch um den stromdurchflossenen Schleifleistenabschnitt ausbildenden Magnetfeldes angewandt. Die Sensorelemente müssen dabei nicht direkt im Strompfad – also innerhalb des Kontaktstückes oder dessen Trägerschiene – integriert sein, sondern können seitlich der Schleifleiste, beispielsweise unterhalb einer Trägerschiene für das Kontaktstück, angeordnet sein. In an advantageous embodiment of the vehicle according to the invention, a sensor element is designed for the local detection of a magnetic field induced by the current flow around the contact strip. In addition to the known direct current flow sensor elements, an indirect measurement of the current flow is hereby applied by a local detection of a magnetic field which forms approximately rotationally symmetrically around the current-carrying contact strip section due to the current flow through the contact strip. The sensor elements need not be directly in the current path - ie within the contact piece or its support rail - integrated, but can be arranged laterally of the sliding strip, for example, below a support rail for the contact piece.

Vorzugsweise weist die Schleifleiste des erfindungsgemäßen Fahrzeugs je Sensorelement zwei einander zugeordnete Polschuhe zur Bündelung des Magnetfeldes auf, wobei das Sensorelement jeweils im Bereich zwischen den zugeordneten Polschuhen angeordnet ist. Hierdurch wird eine Sensibilisierung der Messanordnung erreicht, was den Einsatz von weniger empfindlichen und damit kostengünstigeren Sensorelementen erlaubt. Die Polschuhe können aus Blechen mit hoher magnetischer Permeabilität und ebenfalls hoher magnetischer Sättigungsinduktion bestehen. Die Polschuhe können beispielsweise im Winkel um die unteren Kanten der Schleifleisten geführt sein und Aussparungen seitlich der einzelnen Sensorelemente aufweisen. Preferably, the contact strip of the vehicle according to the invention per sensor element has two mutually associated pole pieces for bundling the magnetic field, wherein the sensor element is arranged in each case in the region between the associated pole shoes. As a result, a sensitization of the measuring arrangement is achieved, which allows the use of less sensitive and thus less expensive sensor elements. The pole pieces may consist of sheets with high magnetic permeability and also high magnetic saturation induction. The pole shoes may, for example, be guided at an angle around the lower edges of the grinding bars and have recesses laterally of the individual sensor elements.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sind die Sensorelemente zur Erfassung einer Stromstärke des sich in der Schleifleiste ausbildenden Stromflusses ausgebildet, wobei die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet ist, erfassten Stromstärken ein Maß für die Kontaktgüte des bestehenden Schleifkontaktes zuzuordnen. Die Kontaktgüte, also der Übergangswiderstand des Traktionsstromes vom Fahrdraht der Oberleitung in das Kontaktstück der Schleifleiste, stellt einen wichtigen Parameter für eine funktionssichere Traktionsversorgung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs dar. So kann auf eine zu geringe Kontaktgüte mittels einer gesteuerten Hubeinrichtung durch eine Erhöhung des Anpressdruckes der Schleifleiste an den Fahrdraht reagiert werden. Ebenso kann aus der Kontaktgüte ein Maß für den Verschleißzustand von Fahrdraht und/oder Kontaktstück der Schleifleiste abgeleitet werden. In a preferred embodiment of the vehicle according to the invention, the sensor elements are designed to detect a current intensity of the current flowing in the contact strip, wherein the evaluation device is adapted to assign detected currents a measure of the contact quality of the existing sliding contact. The contact quality, ie the contact resistance of the traction current from the contact wire of the overhead contact line of the contact strip of the contact strip, represents an important parameter for a functionally reliable traction supply of the vehicle according to the invention. Thus, an insufficient contact quality by means of a controlled lifting device by increasing the contact pressure of the contact strip the contact wire to be reacted. Likewise, a measure of the state of wear of the contact wire and / or contact piece of the contact strip can be derived from the contact quality.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßes nicht schienengebundenes Fahrzeug eine durch die Auswertungseinheit ansteuerbare Stelleinrichtung des Stromabnehmers zur Ausführung einer quer zur Fahrzeuglängsachse gerichteten Stellbewegung der Schleifleiste auf. Dabei ist die Stelleinrichtung derart ansteuerbar, dass die Stellbewegung den Kontaktpunkt innerhalb eines vordefinierten Arbeitsbereiches der Schleifleiste hält. Hierbei bilden die erfindungsgemäßen Sensorelemente ein Glied in einem Regelkreis, der beispielsweise Lenkungenauigkeiten eines Straßenfahrzeugs derart ausregelt, dass der Kontaktpunkt im Arbeitsbereich der Schleifleiste gehalten wird. Denkbar sind auch Steuerungen, die einen – beispielsweise bei schienengebundenen Fahrzeugen zur gleichmäßigen Abnutzung von Schleifstücken üblichen – Zick-Zack-Verlauf des Fahrdrahtes durch eine seitliche Pendelbewegung der Schleifleiste ersetzen. In a preferred embodiment, a non-rail vehicle according to the invention has an actuating device of the current collector that can be controlled by the evaluation unit for executing an adjusting movement of the grinding strip directed transversely to the vehicle longitudinal axis. In this case, the adjusting device is controlled such that the adjusting movement holds the contact point within a predefined working range of the grinding bar. Here, the sensor elements according to the invention form a link in a control loop, which corrects, for example, steering inaccuracies of a road vehicle in such a way that the contact point is held in the working region of the sliding strip. Also conceivable are controls that replace a - for example, in rail-bound vehicles for uniform wear of grinding pieces usual - zig-zag course of the contact wire by a lateral oscillating movement of the grinding bar.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße nicht schienengebundene Fahrzeug eine durch die Auswertungseinheit ansteuerbare Absenkeinrichtung des Stromabnehmers zur Ausführung einer den Schleifkontakt lösenden Absenkbewegung der Schleifleiste auf. Dabei ist die Absenkeinrichtung derart ansteuerbar, dass sie die Schleifleiste absenkt, wenn der Kontaktpunkt den Arbeitsbereich der Schleifleiste verlässt oder zu verlassen droht. In dieser Ausführung dienen die Sensorelemente als seitliche Endabschalter, die ein geregeltes Abdrahten des Stromabnehmers von der Oberleitung bewirken, wenn der Kontaktpunkt aufgrund eines Ausweich- oder Überholmanövers des Fahrzeugs den Arbeitsbereich der Schleifleiste zu verlassen droht. Hierdurch können Beschädigungen an Oberleitung und Stromabnehmer vermieden werden. In a further preferred embodiment, the non-rail-bound vehicle according to the invention has a lowering device of the current collector which can be controlled by the evaluation unit for executing a lowering movement of the sliding strip that releases the sliding contact. In this case, the lowering device is controllable such that it lowers the sanding strip when the contact point leaves the working area of the sanding strip or threatens to leave. In this embodiment, the sensor elements serve as lateral limit switches which effect a controlled energizing of the pantograph from the catenary when the point of contact threatens to leave the work area of the contact strip due to an evasive or overtaking maneuver of the vehicle. As a result, damage to the overhead line and pantograph can be avoided.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen schienengebundenen Fahrzeugs, wobei die Oberleitungsanlage einen baulich vorgegebenen Sollverlauf einer Fahrdrahtseitenlage relativ zur Gleismitte eines befahrenen Gleisabschnittes aufweist, ist die Auswertungseinheit dazu ausgebildet, aus der Kontaktpunkterfassung beim Befahren des Gleisabschnittes einen Istverlauf der Fahrdrahtseitenlage aufzunehmen. Die kontinuierliche Überwachung der tatsächlichen Fahrdrahtseitenlage mittels erfindungsgemäßer schienengebundener Fahrzeuge dient Inspektions- und Wartungszwecken. In another advantageous embodiment of a rail-bound vehicle according to the invention, wherein the trolley system has a structurally predetermined desired course of a contact wire side position relative to the track center of a traveled track section, the evaluation unit is adapted to record from the contact point detection when driving the track section an actual course of the contact wire side layer. The continuous monitoring of the actual contact wire side position by means of rail-bound vehicles according to the invention is used for inspection and maintenance purposes.

Vorzugsweise ist die Auswertungseinheit eines erfindungsgemäßen schienengebundenen Fahrzeuges mit einem Winkelmesssystem zur Bestimmung der aktuellen Fahrdrahthöhenlage über Gleisebene verbunden, wobei die Oberleitungsanlage einen baulich vorgegebenen Sollverlauf der Fahrdrahthöhenlage relativ zur Gleisebene eines befahrenen Gleisabschnittes aufweist, wobei die Auswertungseinheit dazu ausgebildet ist, beim Befahren des Gleisabschnittes einen Istverlauf der Fahrdrahthöhenlage aufzunehmen. Auch dies dient Inspektions- und Wartungszwecken für die Oberleitungsanlage. The evaluation unit of a rail-bound vehicle according to the invention is preferably provided with an angle measuring system for determining the current contact wire height position Connected track level, wherein the trolley system has a structurally predetermined desired course of the contact wire height position relative to the track level of a traveled track section, wherein the evaluation unit is adapted to receive when driving the track section an actual course of the contact wire height position. This also serves for inspection and maintenance purposes for the overhead contact line system.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen, in deren Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings, in which

1 ein in Schleifkontakt mit einem Fahrdraht befindlicher Stromabnehmer eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in perspektivischer Darstellung, 1 a current collector of a vehicle according to the invention in sliding contact with a contact wire in perspective view,

2 ein in Schleifkontakt mit einem Fahrdraht befindlicher Stromabnehmer eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Seitenansicht, 2 a current collector of a vehicle according to the invention in sliding contact with a contact wire in side view,

3 der Stromabnehmer aus 2 in Vorderansicht, 3 the pantograph off 2 in front view,

4 ein Querschnitt IV-IV durch einen stromdurchflossenen Abschnitt der Schleifleiste des Stromabnehmers aus 3, 4 a cross section IV-IV through a current-carrying portion of the contact strip of the current collector 3 .

5 der Querschnitt gemäß 4 eines Ausführungsbeispiels der Schleifleiste mit Polschuhen, 5 the cross section according to 4 an embodiment of the sliding strip with pole shoes,

6 eine perspektivische Ansicht von Polschuhen der Schleifleiste aus 5, 6 a perspective view of pole pieces of the sanding strip 5 .

7 eine Draufsicht auf Sensorelemente und Polschuhe der Schleifleiste aus 5, 7 a plan view of sensor elements and pole pieces of the contact strip 5 .

8 eine perspektivische Darstellung einer Polschuhleiste für einen Stromabnehmer eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs und 8th a perspective view of a Polschuhleiste for a pantograph of a vehicle according to the invention and

9 eine Draufsicht auf Sensorelemente und Polschuhleisten für einen Stromabnehmer eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs
schematisch veranschaulicht sind. 9 a plan view of sensor elements and Polschuhleisten for a pantograph of a vehicle according to the invention
are illustrated schematically.

Gemäß 1 weist ein nicht dargestelltes schienengebundenes oder nicht schienengebundenes Fahrzeug mit einem elektrischen Traktionsantrieb einen Stromabnehmer 3 zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer fahrstreckenseitig angeordneten Oberleitungsanlage auf. Der Stromabnehmer 3 umfasst ein fahrzeugseitig angelenktes Traggestell 4, welches eine horizontal und quer zu einer Fahrzeuglängsachse ausgerichtete Schleifleiste 5 trägt. Das Traggestell 4 kann gelenkig ausgebildet sein und sich über einen Grundrahmen, beispielsweise auf dem Fahrzeugdach, abstützen. Das Traggestell 4 ist mit einer nicht dargestellten Hub- und Senkeinrichtung gekoppelt, mittels der die Schleifleiste 5 zwischen einer abgesenkten Ruheposition und einer angehobenen Betriebsposition verstellbar ist. In der Betriebsposition ist die Schleifleiste 5 mit einem Fahrdraht 1 der Oberleitungsanlage in Schleifkontakt gebracht. Wenngleich nur eine Schleifleiste 5 dargestellt ist, kann der Stromabnehmer 3 auch zwei in Fahrzeuglängsachse hintereinander angeordnete Schleifleisten 5 aufweisen, die von einer gemeinsamen Wippe des Traggestells 4 getragen werden. Weist die Oberleitungsanlage zwei parallel verlaufende Fahrdrähte 1 auf, so kann der Stromabnehmer 3 auch je Fahrdraht 1 eine oder zwei hintereinander angeordnete Schleifleisten 5 aufweisen. Unter einer Schleifleiste 5 wird hier eine Kombination aus einem länglichen Kontaktstück 6, beispielsweise aus Grafit oder Kupfer, und einer Trägerschiene 7, in der das Kontaktstück 6 auswechselbar befestigt ist, verstanden. Erfindungsgemäß sind an definierten Abfragepositionen längs der Schleifleiste 5 – im dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt acht – Sensorelemente 8 zur jeweils lokalen Erfassung eines sich in der Schleifleiste 5 zwischen einem Kontaktpunkt und einem Anschlusspunkt ausbildenden Stromflusses angeordnet. According to 1 has a not shown rail or non-rail vehicle with an electric traction drive a pantograph 3 for the supply of electrical energy from a tram line arranged overhead line system. The pantograph 3 includes a vehicle-mounted support frame 4 , Which is a horizontally and transversely to a vehicle longitudinal axis aligned grinding bar 5 wearing. The support frame 4 may be articulated and supported by a base frame, for example on the vehicle roof. The support frame 4 is coupled to a lifting and lowering device, not shown, by means of the grinding bar 5 is adjustable between a lowered rest position and a raised operating position. In the operating position is the grinding bar 5 with a contact wire 1 the trolley system brought into sliding contact. Although only one sanding strip 5 is shown, the pantograph 3 also two in the vehicle longitudinal axis successively arranged abrasive strips 5 have, by a common rocker of the support frame 4 be worn. Does the catenary system two parallel running wires 1 on, so can the pantograph 3 also per contact wire 1 one or two consecutively arranged abrasive strips 5 exhibit. Under a sanding strip 5 Here is a combination of an elongated contact piece 6 , For example, graphite or copper, and a carrier rail 7 in which the contact piece 6 is interchangeable, understood. According to the invention are at defined query positions along the grinding bar 5 - In the illustrated embodiment, a total of eight - sensor elements 8th for each local detection of a in the contact strip 5 arranged between a contact point and a connection point forming current flow.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 sind längs der Schleifleiste 5 nur insgesamt sechs Sensorelemente 8 angeordnet, die von einem aus Unter- und Oberarm gebildeten gelenkigen Traggestell 4 getragen werden, welches wiederum gelenkig mit dem Fahrzeug 2 verbunden ist. Die Sensorelemente 8 sind zur jeweils lokalen Erfassung eines sich in der Schleifleiste 5 zwischen einem Kontaktpunkt K und einem Anschlusspunkt A ausbildenden Stromflusses ausgebildet. Der Stromfluss folgt einem Strompfad I – in 3 als Strichlinie dargestellt –, der am Kontaktpunkt K aus dem Fahrdraht 1 in die Schleifleiste 5 mündet. Am Kontaktpunkt K der Schleifleiste 5 besteht Schleifkontakt zum Fahrdraht 1. Der Strompfad I erstreckt sich weiter entlang der Schleifleiste 5 bis zum Anschlusspunkt A der Schleifleiste 5, an dem ein elektrischer Verbindungsleiter zum Traktionsantrieb angeschlossen ist. Sensorelemente 8, die als magnetoresistive Sensoren oder auch als Hall-Sensoren ausgebildet sein können, erfassen einen Stromfluss, wenn sie auf dem Abschnitt der Schleifleiste 5 zwischen Kontaktpunkt K und Anschlusspunkt A angeordnet sind. Außerhalb dieses Abschnittes erfassen sie keinen Stromfluss. Die Sensorelemente 8 sind mit einer nicht dargestellten Auswertungseinheit verbunden, welche dazu ausgebildet ist, aus den Erfassungsergebnissen der Sensorelemente 8 auf die aktuelle Lage des Kontaktpunktes K zu schließen. In the embodiment according to 2 and 3 are along the sanding strip 5 only a total of six sensor elements 8th arranged by a formed of the lower and upper arm articulated support frame 4 be worn, which in turn articulates with the vehicle 2 connected is. The sensor elements 8th are for each local detection of a in the contact strip 5 formed between a contact point K and a connection point A forming current flow. The current flow follows a current path I - in 3 shown as a dashed line -, at the contact point K from the contact wire 1 into the sanding strip 5 empties. At contact point K of the contact strip 5 there is sliding contact to the contact wire 1 , The current path I extends further along the contact strip 5 to the connection point A of the contact strip 5 to which an electrical connection conductor is connected to the traction drive. sensor elements 8th , which may be designed as magnetoresistive sensors or as Hall sensors, detect a current flow when they are on the section of the contact strip 5 between contact point K and connection point A are arranged. Outside this section, they do not detect any current flow. The sensor elements 8th are connected to an evaluation unit, not shown, which is adapted to the detection results of the sensor elements 8th to close the current position of the contact point K.

Gemäß 4 bildet sich im stromdurchflossenen Abschnitt der Schleifleiste 5 ein um eine Längsachse der Schleifleiste 5 rotationssymmetrisch ausgebildetes Magnetfeld B₀. Die Sensorelemente 8 sind unterhalb der Trägerschiene 7 der Schleifleiste 5 befestigt und werden von einem Teil des Magnetfeldes B₀ durchdrungen. Der Stromfluss wird von einem Sensorelement 8 durch lokale Erfassung des sich um die Schleifleiste 5 durch diesen Stromfluss induzierten Magnetfeldes B₀ gemessen. According to 4 forms in the current-carrying section of the contact strip 5 a about a longitudinal axis of the grinding bar 5 rotationally symmetrical formed magnetic field B ₀ . The sensor elements 8th are below the support rail 7 the sanding strip 5 attached and are penetrated by a part of the magnetic field B ₀ . The current flow is from a sensor element 8th by local capture of itself around the sanding strip 5 measured by this current flow induced magnetic field B ₀ .

Zur Erhöhung der Messempfindlichkeit weist die Schleifleiste 5 gemäß 5 je Sensorelement 8 zwei einander zugeordnete Polschuhe 9 zur Bündelung des Magnetfeldes B auf. Das Sensorelement 8 ist jeweils im Bereich zwischen den zugeordneten Polschuhen 9 angeordnet. Die Polschuhe 9 bündeln das induzierte Magnetfeld B₀ derart, dass ein möglichst großer Anteil direkt durch die Sensorelemente 8 geleitet wird. Die Polschuhe 9 können aus Blechen mit hoher magnetischer Permeabilität und ebenfalls hoher magnetischer Sättigungsinduktion bestehen. Sie sind gemäß 5 L-förmig um die unteren Kanten der Trägerschiene 7 der Schleifleiste 5 geführt. Benachbarte Paare einander zugeordnete Polschuhe 9 sind entsprechend der geforderten Dichte an Abfragepositionen gemäß 6 und 7 voneinander beabstandet. To increase the measuring sensitivity, the grinding bar 5 according to 5 per sensor element 8th two mutually associated pole pieces 9 for focusing the magnetic field B on. The sensor element 8th is in each case in the range between the associated pole shoes 9 arranged. The pole shoes 9 combine the induced magnetic field B ₀ such that the largest possible proportion directly through the sensor elements 8th is directed. The pole shoes 9 can consist of sheets with high magnetic permeability and also high magnetic saturation induction. They are according to 5 L-shaped around the lower edges of the carrier rail 7 the sanding strip 5 guided. Adjacent pairs of pole pieces associated with each other 9 are according to the required density of query positions according to 6 and 7 spaced apart.

Gemäß 8 und 9 können die Polschuhe 9 auf jeweils einer Seite der Sensorelemente 8 als einstückige Polschuhleiste 10 ausgeführt sein. Dies hat Vorteile bei der Montage der aus Polschuhen 9 und Sensorelementen 8 bestehenden Messanordnung an die Schleifleiste 5. According to 8th and 9 can the pole shoes 9 on each side of the sensor elements 8th as a one-piece pole shoe 10 be executed. This has advantages in the assembly of the pole pieces 9 and sensor elements 8th existing measuring arrangement to the contact strip 5 ,

Insgesamt wird bei erfindungsgemäßen Fahrzeugen die Störanfälligkeit der Lageerfassung des Kontaktpunktes K durch Witterung drastisch reduziert. Die Erfindung lässt sich gleichzeitig als seitlicher Endabschalter verwenden, über den beispielsweise ein automatisches Abdrahten des Stromabnehmers 3 von der Oberleitung eingeleitet werden kann. Hierdurch kann auf ein zusätzliches Sensorsystem für den Endabschalter verzichtet werden. Die von den Sensorelementen 8 erfassten Stromstärken stellen ein Maß für die Kontaktgüte zwischen Schleifleiste 5 und Fahrdraht 1 dar. Bei nicht schienengebundenen Fahrzeugen, beispielsweise bei Lastkraftwagen, kann die Erfassung der aktuellen Kontaktpunktlage zur Ansteuerung eines quer verstellbaren Stromabnehmers 3 dienen, um den Kontaktpunkt K innerhalb eines vordefinierten Arbeitsbereiches der Schleifleiste 5 zu halten. Bei schienengebundenen Fahrzeugen dient die Erfindung zur Erfassung der aktuellen Fahrdrahtseitenlage sowie – bei Ergänzung um ein Winkelmesssystem – zur Bestimmung der aktuellen Fahrdrahthöhenlage. Fahrdrahtseiten- und -höhenlage sind wichtige Parameter für Inspektions- und Wartungsarbeiten an der Oberleitungsanlage. Overall, the susceptibility of the position detection of the contact point K is drastically reduced by weather conditions in vehicles according to the invention. The invention can be used at the same time as a lateral Endabschalter, on the example, an automatic wiring of the pantograph 3 can be initiated by the catenary. This can be dispensed with an additional sensor system for the Endabschalter. The of the sensor elements 8th detected currents provide a measure of the contact quality between contact strip 5 and contact wire 1 In non-rail vehicles, such as trucks, the detection of the current contact point position for controlling a transversely adjustable pantograph 3 serve to contact point K within a predefined work area of the contact strip 5 to keep. In rail vehicles, the invention serves to detect the current contact wire side position and - when supplemented by an angle measuring system - to determine the current contact wire height position. Catenary side and height are important parameters for inspection and maintenance work on the overhead contact line system.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19616896 C1 [0003]
DE 102011076615 A1 [0004]

Claims

Vehicle ( 2 ) with an electric traction drive and with a current collector ( 3 ) for feeding in electrical energy from a tram line arranged overhead line system, a vehicle-side articulated support frame ( 4 ), which has a horizontally and transversely to a vehicle longitudinal axis aligned sliding strip ( 5 ) and by means of which the sanding strip ( 5 ) with a contact wire ( 1 ) of the overhead contact line system can be brought into sliding contact, characterized in that at defined interrogation positions along the contact strip ( 5 ) Sensor elements ( 8th ) for each local detection of a in the sliding strip ( 5 ) are arranged between a contact point (K) and a connection point (A) forming current flow, wherein at the contact point (K) of the contact strip ( 5 ) Sliding contact to the contact wire ( 1 ) and at the connection point (A) of the contact strip ( 5 ) an electrical connection conductor is connected to the traction drive, and that the sensor elements ( 8th ) are connected to an evaluation unit, which is designed to detect from the detection results of the sensor elements ( 8th ) to close the current position of the contact point (K).

Vehicle ( 2 ) according to claim 1, wherein a sensor element ( 8th ) for local detection of one around the sliding strip ( 5 ) is formed by the current flow induced magnetic field.

Vehicle ( 2 ) according to claim 2, wherein the sanding strip ( 5 ) per sensor element ( 8th ) two mutually associated pole pieces ( 9 ) for focusing the magnetic field and wherein the sensor element ( 8th ) in each case in the area between the associated pole shoes ( 9 ) is arranged.

Vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the sensor elements ( 8th ) for detecting a current in the contact strip ( 5 ) are formed and the evaluation device is designed to assign detected current levels a measure of the contact quality of the existing sliding contact.

Non-rail vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, with a controllable by the evaluation unit adjusting device of the pantograph ( 3 ) for carrying out a directed transversely to the vehicle longitudinal axis adjusting movement of the sliding strip ( 5 ), wherein the adjusting device is controllable such that the adjusting movement of the contact point (K) within a predefined working range of the sliding strip ( 5 ) holds.

Non-rail vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, with a controllable by the evaluation unit lowering device of the current collector ( 3 ) for performing a sliding contact releasing lowering movement of the sliding strip ( 5 ), wherein the lowering device is controllable in such a way that it the grinding strip ( 5 ), when the contact point (K) the working area of the sliding strip ( 5 ) leaves.

Railbound vehicle ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the trolley system has a structurally predetermined desired course of a contact wire side position relative to the track center of a traveled track section, and wherein the evaluation unit is adapted to receive from the contact point detection when driving on the track section an actual course of the contact wire side layer.

Railbound vehicle ( 2 ) according to claim 7, wherein the trolley line system has a structurally predetermined desired course of a contact wire height position relative to a track level of a traveled track section, and wherein the evaluation unit is connected to an angle measuring system for determining the current contact wire height position via track level and is designed to track an actual course of the track when driving the track section Include contact wire height position.