DE102019211045A1

DE102019211045A1 - Signal transmission via a contact line

Info

Publication number: DE102019211045A1
Application number: DE102019211045.2A
Authority: DE
Inventors: Robert Baumgartner; Claus Seisenberger; Helge Molthan; Florian Bühs; Michael Lehmann
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2021-01-28
Also published as: WO2021013503A1; EP3941777A1

Abstract

Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, ein bekanntes elektromagnetisches Signal in eine Fahrleitung einzuspeisen. Dieses elektromagnetische Signal breitet sich entlang der Fahrleitung aus und erzeugt ein elektromagnetisches Feld um die Fahrleitung. Geeignete Empfänger an Fahrzeugen können dieses, durch das elektromagnetische Signal ausgelöste, elektromagnetische Feld detektieren und so Rückschlüsse über das Vorhandensein und die Position der entsprechenden Fahrleitung ziehen. Die Erfindung betrifft ein System zur Durchführung dieses Verfahrens bestehend aus einer fahrzeugseitigen und einer fahrleitungsseitigen Vorrichtung und Verfahren, mit denen die Vorrichtungen betrieben werden können.

The invention is based on the core idea of feeding a known electromagnetic signal into a contact line. This electromagnetic signal propagates along the contact line and creates an electromagnetic field around the contact line. Suitable receivers on vehicles can detect this electromagnetic field triggered by the electromagnetic signal and thus draw conclusions about the presence and position of the corresponding contact line. The invention relates to a system for carrying out this method, comprising a device on the vehicle side and a contact line side device and methods with which the devices can be operated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in eine Fahrleitung, eine Vorrichtung, mit der dieses Einspeisen durchgeführt werden kann, ein Verfahren zum Detektieren einer Fahrleitung und Bestimmen deren Position, ein Steuergerät für ein Fahrzeug, ein Fahrzeugsystem sowie ein System bestehend aus einem Fahrzeugsystem und einer Vorrichtung zum Einspeisen des Signals.The invention relates to a method for feeding an electromagnetic signal into a contact line, a device with which this feeding can be carried out, a method for detecting a contact line and determining its position, a control device for a vehicle, a vehicle system and a system consisting of a Vehicle system and a device for feeding the signal.

Fahrleitungen für elektrische Verkehrssysteme sind wohl bekannt und können beispielsweise als Oberleitung oder als Stromschiene ausgestaltet sein. Um einen Stromabnehmer eines Fahrzeugs an die Fahrleitung anzulegen, muss vorab überprüft werden, ob dies gefahrlos möglich ist. Bei Eisenbahnen, Straßenbahnen und/oder Oberleitungsbussen erfolgt dies beispielsweise dadurch, dass Triebfahrzeugführer oder Busfahrer eine Sichtprüfung vornehmen dahingehend, ob eine Fahrleitung im Bereich des Fahrzeugs vorhanden ist. Nur wenn dies der Fall ist, gibt der Triebfahrzeugführer beziehungsweise Busfahrer über eine Schaltereingabe ein entsprechendes Signal an den Stromabnehmer, den Stromabnehmer an die Fahrleitung anzulegen. Bei Fahrzeugen ohne Spurführung z.B. durch eine Schiene wird durch die Sichtprüfung neben der Existenz der Fahrleitung auch die korrekte Position des Fahrzeuges unter der Fahrleitung geprüft. Soll ein Fahrzeug eines elektrischen Verkehrssystems automatisiert oder auch ohne Triebfahrzeugführer beziehungsweise Fahrer betrieben werden, so muss diese Sichtprüfung durch den Triebfahrzeugführer beziehungsweise Fahrer entfallen.Contact lines for electrical traffic systems are well known and can be designed, for example, as an overhead line or as a conductor rail. In order to connect a vehicle's pantograph to the contact line, it must be checked in advance whether this can be done safely. In the case of railways, trams and / or trolleybuses, this is done, for example, by the train driver or bus driver performing a visual inspection to determine whether there is a contact line in the area of the vehicle. Only when this is the case does the train driver or bus driver give a corresponding signal to the pantograph via a switch input to apply the pantograph to the contact line. In the case of vehicles without lane guidance, e.g. through a rail, the visual inspection not only checks the existence of the contact line but also the correct position of the vehicle under the contact line. If a vehicle in an electrical transport system is to be operated automatically or without a driver or driver, this visual inspection by the driver or driver must be omitted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System bereitzustellen, mit dem ein sicheres Anlegen eines Stromabnehmers an eine Fahrleitung auch ohne eine solche Sichtkontrolle möglich wird. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die für dieses System notwendigen Komponenten bereitzustellen.The invention is based on the object of providing a system with which it is possible to safely apply a pantograph to an overhead contact line even without such a visual inspection. The invention is also based on the object of providing the components necessary for this system.

Diese Aufgabe wird dem Verfahren zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in eine Fahrleitung, einer Vorrichtung zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in eine Fahrleitung, einem Verfahren zum Detektieren einer Fahrleitung, einem Steuergerät zur Ausführung des Detektionsverfahrens, einem Fahrzeugsystem und einem System der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the method for feeding an electromagnetic signal into a contact line, a device for feeding an electromagnetic signal into a contact line, a method for detecting a contact line, a control device for executing the detection method, a vehicle system and a system of the independent claims. Advantageous refinements are given in the dependent subclaims.

Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, ein bekanntes elektromagnetisches Signal in die Fahrleitung einzuspeisen. Dieses elektromagnetische Signal breitet sich entlang der Fahrleitung aus und erzeugt ein elektromagnetisches Feld um die Fahrleitung. Geeignete Empfänger am Fahrzeug können dieses, durch das elektromagnetische Signal ausgelöste, elektromagnetische Feld detektieren und so Rückschlüsse über das Vorhandensein der entsprechenden Fahrleitung ziehen.The main idea behind the invention is to feed a known electromagnetic signal into the contact line. This electromagnetic signal propagates along the contact line and creates an electromagnetic field around the contact line. Suitable receivers on the vehicle can detect this electromagnetic field triggered by the electromagnetic signal and thus draw conclusions about the presence of the corresponding contact line.

In einem Verfahren zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in eine Fahrleitung weist das elektromagnetische Signal eine vorgegebene Eigenschaft auf. Die vorgegebene Eigenschaft kann dabei eine vorgegebene Frequenz und/oder eine vorgegebene Signalform umfassen, wobei die vorgegebene Signalform als moduliertes Signal ausgestaltet sein kann. Aufgrund des elektromagnetischen Signals wird ein elektromagnetisches Feld um die Fahrleitung erzeugt. Durch das Einspeisen des elektromagnetischen Signals mit der vorgegebenen Eigenschaft wird es ermöglicht, einem Fahrzeug, welches das elektromagnetische Feld dieser Eigenschaft detektiert, durch geeignete Wahl eines Frequenzbandes eine Information über das Vorhandensein einer entsprechenden Fahrleitung zu vermitteln. Ein Empfänger im Fahrzeug kann beispielsweise ein ermitteltes elektromagnetisches Signal anhand einer voreingestellten vorgegebenen Eigenschaft filtern und so die entsprechende Fahrleitung detektieren.In a method for feeding an electromagnetic signal into a contact line, the electromagnetic signal has a predetermined property. The predefined property can include a predefined frequency and / or a predefined signal shape, wherein the predefined signal shape can be designed as a modulated signal. Due to the electromagnetic signal, an electromagnetic field is generated around the contact line. By feeding in the electromagnetic signal with the specified property, it is possible to convey information about the presence of a corresponding contact line to a vehicle which detects the electromagnetic field of this property by suitable selection of a frequency band. A receiver in the vehicle can, for example, filter a determined electromagnetic signal based on a preset, predetermined property and thus detect the corresponding contact line.

Fahrleitungen können dabei beispielsweise Oberleitungen und/oder Fahrdrähte sein, die typischerweise oberhalb der Fahrzeuge angeordnet sind. Es ist jedoch auch in alternativen Beispielen möglich, die Fahrleitung als Fahrdraht neben den Fahrzeugen oder beispielsweise als Stromschiene auszuführen.Contact lines can be, for example, overhead lines and / or contact wires, which are typically arranged above the vehicles. However, in alternative examples it is also possible to design the contact line as a contact wire next to the vehicles or, for example, as a conductor rail.

Es ist dabei unerheblich, ob das Fahrzeug, welches über die Fahrleitung mit Strom versorgt werden soll, ein schienengebundenes Fahrzeug wie beispielsweise ein Zug und/oder eine Straßenbahn oder ein nicht spurgebundenes Fahrzeug, wie beispielsweise ein Lastkraftwagen oder Bus ist. Solche elektrisch angetriebenen Lastwägen können beispielsweise im Bergbau, also beispielsweise in Minen, oder in Zukunft auch auf konventionellen, mit einer Fahrleitung ausgestatteten Autobahnen zum Einsatz kommen. Gerade für die nichtspurgebundenen Anwendungen ist es zwingend erforderlich, zu detektieren, ob eine Fahrleitung vorhanden ist, bevor ein Stromabnehmer an die Fahrleitung angelegt wird.It is irrelevant whether the vehicle that is to be supplied with power via the contact line is a rail-bound vehicle such as a train and / or a tram or a non-track-bound vehicle such as a truck or bus. Such electrically powered trucks can be used, for example, in mining, for example in mines, or in the future also on conventional motorways equipped with a contact line. For non-lane-bound applications in particular, it is imperative to detect whether a contact line is present before a pantograph is applied to the contact line.

In einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt die vorgegebene Frequenz mindestens ein Kilohertz und maximal 30 Megahertz. Dieser Frequenzbereich eignet sich gut, ein möglichst verlustfreies Signal in eine Fahrleitung einzuspeisen, welches dann von den Fahrzeugen entsprechend detektiert werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass in einem Gebiet mehrere Fahrleitungen für unterschiedliche Fahrzeuge vorhanden sind und diese unterschiedlichen Fahrleitungen mit einem elektromagnetischen Signal mit jeweils einer unterschiedlichen Frequenz aus dem genannten Frequenzbereich beaufschlagt werden. Dadurch werden die Fahrleitungen für die Fahrzeuge unterscheidbar.In one embodiment of the method, the specified frequency is at least one kilohertz and a maximum of 30 megahertz. This frequency range is well suited for feeding a signal that is as loss-free as possible into a contact line, which can then be detected accordingly by the vehicles. It can be provided that several contact lines for different Vehicles are present and these different contact lines are acted upon with an electromagnetic signal each with a different frequency from the frequency range mentioned. This makes it possible to distinguish the contact lines for the vehicles.

In einer Ausführungsform des Verfahrens erzeugt das elektromagnetische Signal einen Stromfluss in der Fahrleitung, wobei aufgrund des Stromflusses ein Magnetfeld um die Fahrleitung erzeugt wird. Wird um die Fahrleitung ein Magnetfeld erzeugt, ermöglicht dies einen möglichst störungsfreien Betrieb des Systems, da sich Magnetfelder ausschließlich um die Fahrleitung ausbreiten und nicht durch weitere, im Bereich der Fahrleitung angeordnete, metallische Gegenstände beeinflusst werden.In one embodiment of the method, the electromagnetic signal generates a current flow in the contact line, with a magnetic field being generated around the contact line due to the current flow. If a magnetic field is generated around the contact line, this enables the system to operate as smoothly as possible, since magnetic fields only propagate around the contact line and are not influenced by other metallic objects located in the area of the contact line.

In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Fahrleitung einen ersten Pol und einen zweiten Pol auf. Das Einspeisen des Signals erfolgt derart, dass eine Impedanz eines Erzeugers an eine Leitungsimpedanz der Fahrleitung angepasst wird. Damit das eingespeiste Signal einen Stromfluss in der Fahrleitung erzeugen kann, kann es vorgesehen sein, einen durch den ersten Pol und den zweiten Pol gebildeten Stromkreis an einem entfernten Ende der Fahrleitung zu schließen. Um hohe Verlustleistungen durch die Fahrspannung zu vermeiden, wird an dieser Stelle ein Kondensator eingebaut, um den Stromkreis für das höherfrequente eingespeiste Signal zu schließen. Um Stehwellen auf der Fahrleitung zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, einen Widerstand mit einem Widerstandswert im Bereich der nominellen Leitungsimpedanz der Fahrleitung in Reihe zum Kondensator zu schalten.In one embodiment of the method, the contact line has a first pole and a second pole. The signal is fed in such that an impedance of a generator is adapted to a line impedance of the contact line. So that the fed-in signal can generate a current flow in the contact line, it can be provided to close a circuit formed by the first pole and the second pole at a distant end of the contact line. In order to avoid high power losses due to the driving voltage, a capacitor is installed at this point to close the circuit for the higher-frequency fed-in signal. In order to avoid standing waves on the contact line, it can be useful to connect a resistor with a resistance value in the range of the nominal line impedance of the contact line in series with the capacitor.

Dabei ist es unerheblich, ob die Fahrleitung als solche einpolig (wie beispielsweise eine Oberleitung im deutschen Bahnverkehr) oder zweipolig mit Hin- und Rückleitung des Stroms über die Fahrleitung ausgestaltet ist.It is irrelevant whether the contact line as such is single-pole (such as an overhead line in German rail traffic) or two-pole with the current being conducted to and fro via the contact line.

In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das elektromagnetische Signal mit der vorgegebenen Frequenz ein Trägersignal. Auf dieses Trägersignal werden Daten aufmoduliert. Durch die aufmodulierten Daten können zusätzliche Informationen neben dem reinen Vorhandensein der Fahrleitung an Fahrzeuge übertragen werden.In one embodiment of the method, the electromagnetic signal with the predetermined frequency comprises a carrier signal. Data is modulated onto this carrier signal. The modulated data can be used to transmit additional information to vehicles in addition to the mere presence of the contact line.

Diese aufmodulierten Daten können durch Sensoren eines Fahrzeugs bereits vor dem Anlegen eines Stromabnehmers detektiert und ausgewertet werden. Damit kann z.B. ein Anbügeln an eine ungeeignete oder sich nicht in Betrieb befindliche Fahrleitung verhindert werden.These modulated data can be detected and evaluated by sensors in a vehicle before a pantograph is applied. In this way, e.g. ironing onto an unsuitable or not in operation catenary can be prevented.

Durch die Detektion des elektromagnetischen Feldes des eingespeisten Signals, dass sich um die Fahrleitung ausbildet, ist eine sehr präzise und robuste örtliche Zuordnung zu einem Fahrleitungsabschnitt gegeben. Im Gegensatz zu einer Funkverbindung ist damit sichergestellt, dass die empfangenen Daten sich auf den räumlich über dem Fahrzeug befindlichen Fahrleitungsabschnitt beziehen und z.B. nicht zu einem benachbart angeordneten Abschnitt.The detection of the electromagnetic field of the fed-in signal that forms around the contact line results in a very precise and robust local assignment to a contact line section. In contrast to a radio link, this ensures that the data received relate to the catenary section located spatially above the vehicle and not, for example, to an adjacent section.

Daneben ist es aber auch möglich, Daten an bereits angekoppelte Fahrzeuge zu übertragen.In addition, it is also possible to transmit data to vehicles that are already coupled.

Diese Informationen können beispielsweise umfassen, dass eine Überlastung, eine Notfallabschaltung, eine Abschaltung aufgrund anderer Gründe oder Kompatibilitätsprobleme vorliegen. Dadurch kann beispielsweise eine Information an Fahrzeuge weitergegeben werden, ob derzeit ein Anbügeln eines Stromabnehmers an die Fahrleitung gefahrlos möglich ist, oder ob ein Stromabnehmer von der Fahrleitung abgebügelt werden soll. Ferner können die Daten auch infrastrukturseitige Aufforderungen zum Abbügeln des Stromabnehmers umfassen, beispielsweise bei starkem Wind und daraus resultierenden Bewegungen der Fahrleitung, vereisten Fahrleitungen, Schäden an der Fahrleitung, Hindernissen in der Fahrleitung, oder vorausliegenden Rettungs- beziehungsweise Wartungseinsätze, geerdete Bereiche der Fahrleitung oder aufgrund demnächst erfolgender Überprüfungen der Fahrleitung, die eine Beschädigung der Fahrzeuge zur Folge haben könnten. Ferner können über die Daten oder mittels der Daten auch Eigenschaften der Oberleitung wie Versionen oder Bauartinformationen, Standorte, Streckeninformationen, Hausnummern und Straßennamen, maximale Höhen der Fahrleitung, minimale Höhen der Fahrleitung, Längen eines gerade befahrenen Abschnitts der Fahrleitung und die durch die Fahrleitung bereitgestellte Spannung übertragen werden. Auch temporäre Änderungen wie beispielsweise eine Leistungsbeschränkung für alle im Bereich der Fahrleitung befindlichen Fahrzeuge oder eine Ankündigung eines Ein- beziehungsweise Ausschaltvorgangs der Fahrleitung können so übertragen werden. Das Anbügeln des Stromabnehmers kann auch als Ankoppeln oder Anlegen des Stromabnehmers bezeichnet werden. Das Abbügeln kann auch als Abkoppeln oder Ablegen oder Trennen des Stromabnehmers bezeichnet werden.This information can include, for example, that there is an overload, an emergency shutdown, a shutdown due to other reasons or compatibility problems. In this way, for example, information can be passed on to vehicles as to whether it is currently possible to iron a pantograph onto the contact line without risk, or whether a pantograph is to be ironed from the contact line. Furthermore, the data can also include requests to iron the pantograph from the infrastructure, for example in the event of strong winds and the resulting movements of the contact line, icy contact lines, damage to the contact line, obstacles in the contact line, or rescue or maintenance work ahead, grounded areas of the contact line or due to Checks of the catenary that will be carried out soon, which could result in damage to the vehicles. Furthermore, properties of the overhead line such as versions or type information, locations, route information, house numbers and street names, maximum heights of the contact line, minimum heights of the contact line, lengths of a section of the contact line that is currently being traveled and the voltage provided by the contact line can also be accessed via the data or by means of the data be transmitted. Temporary changes such as a power restriction for all vehicles located in the area of the contact line or an announcement that the contact line will be switched on or off can also be transmitted in this way. Ironing on the pantograph can also be referred to as coupling or putting on the pantograph. Ironing can also be referred to as uncoupling or laying down or disconnecting the pantograph.

Eine Vorrichtung zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in eine Fahrleitung umfasst einen Erzeuger, der eingerichtet ist, ein elektromagnetisches Signal mit einer vorgegebenen Frequenz zu erzeugen. Die Vorrichtung als solche ist eingerichtet, das elektromagnetische Signal in die Fahrleitung einzuspeisen. Dies kann beispielsweise durch eine feste Verdrahtung oder aber auch durch eine Einspeisung mittels elektromagnetischer Kopplung des Signals in die Fahrleitung erfolgen.A device for feeding an electromagnetic signal into a contact line comprises a generator which is set up to generate an electromagnetic signal with a predetermined frequency. The device as such is set up to feed the electromagnetic signal into the contact line. This can be done, for example, by fixed wiring or also by feeding the signal into the contact line by means of electromagnetic coupling.

In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner einen ersten und einen zweiten Anschluss auf, wobei das elektromagnetische Signal über den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss in die Fahrleitung eingespeist werden kann. Der erste Anschluss kann dabei mit einem ersten Pol der Fahrleitung und der zweite Anschluss mit einem zweiten Pol der Fahrleitung verbunden sein. Dies ermöglicht ein einfaches Einspeisen des elektromagnetischen Signals in die Fahrleitung.In one embodiment, the device furthermore has a first and a second connection, wherein the electromagnetic signal can be fed into the contact line via the first connection and the second connection. The first connection can be connected to a first pole of the contact line and the second connection to a second pole of the contact line. This enables the electromagnetic signal to be easily fed into the contact line.

In einer Ausführungsform ist an einem entfernten Ende der Fahrleitung zwischen einem dritten Anschluss und einem vierten Anschluss ein Kondensator geschaltet. Der Kondensator ermöglicht, das elektromagnetische Signal in die Fahrleitung einzuspeisen und gleichzeitig eine möglichst geringe Verlustleistung bezüglich der Fahrspannung zu erzeugen.In one embodiment, a capacitor is connected between a third connection and a fourth connection at a distant end of the contact line. The capacitor makes it possible to feed the electromagnetic signal into the contact line and at the same time to generate the lowest possible power loss with regard to the driving voltage.

Um die Vorrichtung von der hohen Fahrspannung auf der Fahrleitung zu entkoppeln, ist es zweckmäßig das Signal über Koppelkondensatoren an die Fahrleitung anzukoppeln. Damit das eingespeiste Signal einen Stromfluss in der Fahrleitung erzeugen kann, ist es notwendig, den Stromkreis am entfernten Ende (Ende des Fahrleitungsabschnittes) für das eingespeiste Signal zu schließen. Um hohe Verluste bei der Fahrspannung zu vermeiden, ist es zweckmäßig den Stromfluss für eingespeiste Signal über einen Kondensator zu schließen.In order to decouple the device from the high voltage on the contact line, it is advisable to couple the signal to the contact line via coupling capacitors. In order for the fed-in signal to generate a current flow in the contact line, it is necessary to close the circuit at the far end (end of the contact line section) for the fed-in signal. In order to avoid high losses in the driving voltage, it is advisable to close the current flow for the fed-in signal via a capacitor.

In einer Ausführungsform ist ein Widerstand mit dem Kondensator in Serie geschaltet. Dieser Widerstand kann beispielsweise der nominellen Impedanz der Fahrleitung entsprechen, wodurch die Verlustleistung weiter minimiert wird, da hierdurch stehende Wellen in der Fahrleitung vermieden und die elektromagnetische Feldausbildung gleichförmig über eine gesamte Leitungsstrecke ermöglicht wird.In one embodiment, a resistor is connected in series with the capacitor. This resistance can, for example, correspond to the nominal impedance of the contact line, whereby the power loss is further minimized, since this avoids standing waves in the contact line and enables the electromagnetic field formation to be uniform over an entire line section.

Um Stehwellen auf der Fahrleitung zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, einen Widerstand mit einem Widerstandswert im Bereich der nominellen Leitungsimpedanz der Fahrleitung in Reihe mit dem Kondensator zu schalten. Um die Einkoppelverluste in die Fahrleitung gering zu halten, ist es zweckmäßig die Impedanz des Erzeugers an die nominelle Leitungsimpedanz der Fahrleitung anzupassen. Dazu können z.B. Übertrager mit geeignetem Windungsverhältnis eingesetzt werden.In order to avoid standing waves on the contact line, it can be useful to connect a resistor with a resistance value in the range of the nominal line impedance of the contact line in series with the capacitor. In order to keep the coupling losses in the contact line low, it is advisable to adapt the impedance of the generator to the nominal line impedance of the contact line. For this purpose, e.g. transformers with a suitable turn ratio can be used.

Ein Verfahren zum Detektieren einer Fahrleitung umfasst die folgenden Schritte: Zunächst wird ein Sensor dahingehend ausgewertet, ob mit dem Sensor ein um die Fahrleitung erzeugtes elektromagnetisches Feld mit einer vorgegebenen Eigenschaft gemessen wird. Anschließend wird ein Detektionssignal ausgegeben, wenn das Auswerten ergibt, dass das elektromagnetische Feld mit der vorgegebenen Eigenschaft gemessen wurde. Dabei kann die vorgegebene Eigenschaft einem gewissen oder einem bestimmten System einer Fahrleitung zugeordnet sein, und so nur eine zum System passende Fahrleitung detektiert werden. Die vorgegebene Eigenschaft kann dabei eine vorgegebene Frequenz oder eine vorgegebene Signalform sein.A method for detecting a contact line comprises the following steps: First, a sensor is evaluated to determine whether the sensor is used to measure an electromagnetic field generated around the contact line with a predetermined property. A detection signal is then output if the evaluation shows that the electromagnetic field was measured with the specified property. The specified property can be assigned to a certain or a certain system of an overhead contact line, so that only an overhead contact line that matches the system can be detected. The predetermined property can be a predetermined frequency or a predetermined signal shape.

Beim Auswerten des Sensors ist es unerheblich, ob der Sensor analog Daten liefert und eine entsprechende Analog-Digital-Wandlung erst im Rahmen der Durchführung des Verfahrens stattfindet, oder ob der Sensor bereits eine entsprechende Analog-Digital-Wandlung durchführt und digitale Daten bereitgestellt. Beide Ausgestaltungen sind vom Verfahren umfasst.When evaluating the sensor, it is irrelevant whether the sensor supplies analog data and a corresponding analog-to-digital conversion only takes place during the implementation of the method, or whether the sensor is already performing a corresponding analog-to-digital conversion and provides digital data. Both refinements are covered by the method.

In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Auswerten des Sensors hinsichtlich eines um die Fahrleitung erzeugten Magnetfelds.In one embodiment of the method, the sensor is evaluated with regard to a magnetic field generated around the contact line.

In einer Ausführungsform umfasst das Detektionssignal einen Anbügelbefehl für einen Stromabnehmer. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Steuerung, die das Verfahren ausführt, mit dem Detektionsbefehl gleichzeitig einen Befehl ausgibt, der ein Anlegen eines Stromabnehmers an die Fahrleitung zur Folge hat. Alternativ kann das Detektionssignal auch nur als solches ausgegeben werden, wobei eine weitere Steuerung den Befehl, den Stromabnehmer an die Fahrleitung anzulegen, ausgibt.In one embodiment, the detection signal comprises a bracket command for a pantograph. Provision can be made, for example, for a controller that executes the method to simultaneously output a command with the detection command, which results in a pantograph being applied to the contact line. Alternatively, the detection signal can only be output as such, with a further controller issuing the command to apply the pantograph to the contact line.

In einer Ausführungsform des Verfahrens werden zusätzlich auf das elektromagnetische Signal mit der vorgegebenen Frequenz aufmodulierte Daten ausgewertet. Diese können beispielsweise die bereits genannten Informationen enthalten und dadurch entsprechende Steuerungsbefehle auslösen.In one embodiment of the method, data modulated onto the electromagnetic signal at the predetermined frequency are also evaluated. These can, for example, contain the information already mentioned and thereby trigger corresponding control commands.

In einer Ausführungsform wird aufgrund der Daten ein Abbügelbefehl für einen Stromabnehmer ausgegeben. Dies kann beispielsweise dann erfolgen, wenn die übermittelten Daten vermuten lassen, dass in einem vorausliegenden Streckenabschnitt eine Oberleitung nicht voll funktionsfähig ist, beispielsweise aufgrund von Beschädigungen und/oder Gegenständen in der Oberleitung oder den bereits genannten anderen Problemen.In one embodiment, a command for a pantograph is output on the basis of the data. This can take place, for example, if the transmitted data suggest that an overhead line is not fully functional in a route section ahead, for example due to damage and / or objects in the overhead line or the other problems already mentioned.

In einer Ausführungsform wird anhand des Detektionssignals eine Position eines Fahrzeugs relativ zur Fahrleitung ermittelt. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei nichtspurgebundenen Fahrzeugen wie Lastkraftwägen, um zu gewährleisten, dass das Fahrzeug sich in der korrekten Position für das Anbügeln unter der Fahrleitung befindet. Würde der Anbügelvorgang außerhalb des zulässigen Toleranzbereichs der Position erfolgen, sind Beschädigungen der Fahrleitung, bzw. des Stromabnehmers am Fahrzeug möglich.In one embodiment, a position of a vehicle relative to the contact line is determined on the basis of the detection signal. This is particularly advantageous in the case of non-lane-bound vehicles such as trucks, in order to ensure that the vehicle is in the correct position for ironing under the catenary. If the ironing process were to take place outside the permissible tolerance range of the position, damage to the contact line or the pantograph on the vehicle is possible.

In einer Ausführungsform werden hierzu mehrere Sensoren ausgewertet, wodurch eine Positionsbestimmung des Fahrzeugs relativ zur Fahrleitung weiter verbessert werden kann. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Feldstärke und/oder eine Richtung des elektromagnetischen Felds ausgewertet. Dies kann zusätzliche Informationen über eine Relativposition des Fahrzeugs zur Fahrleitung bereitstellen.In one embodiment, several sensors are evaluated for this purpose, as a result of which a determination of the position of the vehicle relative to the contact line can be further improved. In one embodiment of the method, a field strength and / or a direction of the electromagnetic field is evaluated. This can provide additional information about a relative position of the vehicle to the contact line.

Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Sensoren eindimensional oder ein mehrdimensional, insbesondere auch dreidimensional Feldstärke und/oder Feldrichtung messen. Zusätzlich oder alternativ können auch mehrere Sensoren, deren Messrichtung linear unabhängig zueinander ist, ausgewertet werden.It can be provided here that the sensors measure one-dimensionally or one-dimensionally, in particular also three-dimensionally, field strength and / or field direction. In addition or as an alternative, several sensors whose measuring direction is linearly independent of one another can also be evaluated.

Ein Steuergerät für ein Fahrzeug umfasst mindestens einen Anschluss für einen Sensor, eine Recheneinheit und einen Kommunikationsanschluss zur Ausgabe eines Detektionssignals. Die Recheneinheit ist eingerichtet, das Verfahren zum Detektieren einer Fahrleitung auszuführen. Über den Anschluss für den Sensor können dabei insbesondere Analogdaten des Sensors und/oder bereits in digitale Daten gewandelte Sensordaten eingelesen werden.A control unit for a vehicle comprises at least one connection for a sensor, a computing unit and a communication connection for outputting a detection signal. The computing unit is set up to carry out the method for detecting a contact line. In particular, analog data from the sensor and / or sensor data that has already been converted into digital data can be read in via the connection for the sensor.

Ein Fahrzeugsystem umfasst ein solches Steuergerät und mindestens einen Sensor, wobei der Sensor zur Messung eines in der Fahrleitung erzeugten elektromagnetischen Felds mit einer vorgegebenen Frequenz eingerichtet ist. Der Sensor kann dabei insbesondere eine oder drei Messrichtungen erfassen. Selbstverständlich können auch mehrere solcher Sensoren im Fahrzeugsystem vorgesehen sein.A vehicle system comprises such a control device and at least one sensor, the sensor being set up to measure an electromagnetic field generated in the contact line with a predetermined frequency. The sensor can in particular detect one or three measuring directions. Several such sensors can of course also be provided in the vehicle system.

Ein System umfasst ein Fahrzeugsystem und eine Vorrichtung zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in eine Fahrleitung, wobei die vorgegebene Frequenz bei der Einspeisung mit der vorgegebenen Frequenz, nachdem die Fahrleitung detektiert wird, übereinstimmen kann.A system comprises a vehicle system and a device for feeding an electromagnetic signal into an overhead contact line, wherein the predefined frequency during the feed-in can coincide with the predefined frequency after the contact line is detected.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich durch die Erläuterungen der folgenden, stark vereinfachten, schematischen Darstellungen bevorzugter Ausführungsbeispiele. Hierbei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung

1 eine Draufsicht auf eine Fahrleitung mit einem Fahrzeug;
2 eine seitliche Ansicht des Fahrzeugs und der Fahrleitung der 1;
3 ein Schaltbild einer Fahrleitung;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in eine Fahrleitung;
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren einer Fahrleitung;
6 eine Vorrichtung zum Einkoppeln eines Signals in eine einpolige Fahrleitung.
7 eine Vorrichtung zum induktiven Einkoppeln des Signals in die Fahrleitung
8 eine weitere Ansicht einer Fahrleitung und eines Fahrzeugs; und
9 eine Vorrichtung zum differentiellen Einkoppeln des Signals in eine zweipolige Fahrleitung.

The above-described properties, features and advantages of this invention and the manner in which they are achieved will become clearer and more clearly understood from the explanations of the following, highly simplified, schematic representations of preferred exemplary embodiments. They show in each case a schematic representation

1 a plan view of a contact line with a vehicle;
2 a side view of the vehicle and the catenary of the 1 ;
3 a circuit diagram of a contact line;
4th a flowchart of a method for feeding an electromagnetic signal into a contact line;
5 a flowchart of a method for detecting a contact line;
6 a device for coupling a signal into a single-pole contact line.
7th a device for inductive coupling of the signal into the contact line
8th a further view of a contact line and a vehicle; and
9 a device for the differential coupling of the signal into a two-pole contact line.

1 zeigt eine Fahrleitung 100, mit der ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 300 mit Energie versorgt werden kann. Die Fahrleitung 100 weist dabei einen ersten Pol 101 und einen zweiten Pol 102 auf. Eine Vorrichtung 200 zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in die Fahrleitung 100 ist ebenfalls in 1 dargestellt. Die Vorrichtung 200 weist einen ersten Anschluss 201 und einen zweiten Anschluss 202 auf, wobei der erste Anschluss 201 über ein erstes Kabel 211 mit dem ersten Pol 101 der Fahrleitung 100 verbunden ist und der zweite Anschluss 202 über ein zweites Kabel 212 mit dem zweiten Pol 102 der Fahrleitung 100 verbunden ist. Der erste Pol 101 und der zweite Pol 102 der Fahrleitung 100 können dabei Plus- und Minuspol darstellen, beispielsweise kann der erste Pol 101 ein Pluspol und der zweite Pol 102 ein Minuspol der Fahrleitung 100 oder anders herum sein. Alternativ können der erste Pol 101 und der zweite Pol 102 ihre Polarität ändern, wenn die angelegte Spannung eine Wechselspannung ist. 1 shows a catenary 100 with which an electrically powered vehicle 300 can be supplied with energy. The catenary 100 has a first pole 101 and a second pole 102 on. One device 200 for feeding an electromagnetic signal into the contact line 100 is also in 1 shown. The device 200 has a first port 201 and a second port 202 on, being the first connector 201 via a first cable 211 with the first pole 101 the catenary 100 connected and the second port 202 via a second cable 212 with the second pole 102 the catenary 100 connected is. The first pole 101 and the second pole 102 the catenary 100 can represent plus and minus poles, for example the first pole 101 a positive pole and the second pole 102 a negative pole of the catenary 100 or the other way around. Alternatively, the first pole 101 and the second pole 102 change their polarity when the applied voltage is an alternating voltage.

Die Vorrichtung 200 ist eingerichtet, ein elektromagnetisches Signal in die Fahrleitung 100 mit einer vorgegebenen Eigenschaft einzuspeisen. Die vorgegebene Eigenschaft kann dabei eine vorgegebene Frequenz und/oder eine vorgegebene Signalform umfassen, wobei die vorgegebene Signalform als moduliertes Signal ausgestaltet sein kann. Aufgrund des elektromagnetischen Signals wird ein elektromagnetisches Feld 110 um die Fahrleitung 100 erzeugt. Das elektromagnetische Signal kann dabei von der Vorrichtung 200 zur Fahrleitung 100 über das erste Kabel 211 und das zweite Kabel 212 übertragen werden. Alternativ zu dem in 1 dargestellten Übertragungsweg des elektromagnetischen Signals kann auch eine drahtlose Übertragung ohne die Kabel 211, 212 von der Vorrichtung 200 in die Fahrleitung 100 erfolgen. Die Fahrleitung 100 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Oberleitung oberhalb des Fahrzeugs 300, es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen der Fahrleitung 100 möglich.The device 200 is set up an electromagnetic signal in the contact line 100 feed with a given property. The predefined property can include a predefined frequency and / or a predefined signal shape, wherein the predefined signal shape can be designed as a modulated signal. Due to the electromagnetic signal, an electromagnetic field is created 110 around the catenary 100 generated. The electromagnetic signal can be from the device 200 to the catenary 100 over the first cable 211 and the second cable 212 be transmitted. As an alternative to the in 1 The illustrated transmission path of the electromagnetic signal can also be wireless transmission without the cable 211 , 212 from the device 200 in the catenary 100 respectively. The catenary 100 is in this embodiment an overhead line above the vehicle 300 , however, there are also other configurations of the contact line 100 possible.

Das Fahrzeug 300 weist einen Sensor 310 und einen Stromabnehmer 320 auf. Der Stromabnehmer 320 weist dabei durch einen Stromabnehmerisolator 321 getrennte Bereiche für die beiden Pole 101, 102 der Fahrleitung 100 auf. Mittels des Sensors 310 kann das elektromagnetische Feld 110 der Fahrleitung 100 gemessen werden. Der Sensor 310 ist also eingerichtet, das elektromagnetische Feld 110 der Fahrleitung 100 zu ermitteln, beispielsweise indem der Sensor 310 eingerichtet ist, eine elektrische Komponente und/oder eine magnetische Komponente des elektromagnetischen Felds 110 zu messen.The vehicle 300 has a sensor 310 and a pantograph 320 on. The pantograph 320 points through a pantograph insulator 321 separate areas for the two poles 101 , 102 the catenary 100 on. Using the sensor 310 can the electromagnetic field 110 the catenary 100 be measured. The sensor 310 is thus established, the electromagnetic field 110 the catenary 100 to determine, for example by the sensor 310 is set up, an electrical component and / or a magnetic component of the electromagnetic field 110 to eat.

2 zeigt das Fahrzeug 300 unter der Fahrleitung 100 der 1 in einer Seitenansicht. Der Stromabnehmer 320 berührt die Fahrleitung 100 noch nicht. Ebenfalls dem Fahrzeug 300 zugeordnet ist ein Steuergerät 330, welches einen Anschluss 331 für den Sensor 310 und einen Kommunikationsanschluss 332 aufweist. Das Steuergerät 330 umfasst ferner eine Rechnereinheit 333. Ein durch den Sensor 310 gemessenes Signal des elektromagnetischen Felds 110 wird über den Anschluss 331 dem Steuergerät 330 zugeführt. Die Recheneinheit 333 ist eingerichtet, anhand dieses Signals auf das Vorliegen der Fahrleitung 100 zu schließen und über den Kommunikationsanschluss 332 ein entsprechendes Detektionssignal auszugeben, beispielsweise an den Stromabnehmer 320, der aufgrund dieses Detektionssignals anschließend an die Fahrleitung 100 angelegt werden kann. Alternativ kann das Detektionssignal auch an eine eigene Steuereinheit für den Stromabnehmer 320 ausgegeben werden. 2 shows the vehicle 300 under the catenary 100 the 1 in a side view. The pantograph 320 touches the catenary 100 not yet. Also the vehicle 300 a control unit is assigned 330 which one connection 331 for the sensor 310 and a communication port 332 having. The control unit 330 further comprises a computer unit 333 . One through the sensor 310 measured signal of the electromagnetic field 110 is about the connector 331 the control unit 330 fed. The arithmetic unit 333 is set up based on this signal for the presence of the contact line 100 to close and through the communication port 332 to output a corresponding detection signal, for example to the pantograph 320 , which based on this detection signal then to the contact line 100 can be created. Alternatively, the detection signal can also be sent to a separate control unit for the pantograph 320 are issued.

Das Steuergerät 330 und der Sensor 310 bilden zusammen ein Fahrzeugsystem 340. Das Fahrzeugsystem 340 und die Vorrichtung 200 der 1 bilden zusammen das System 1 zur Detektion der Fahrleitung 100.The control unit 330 and the sensor 310 together form a vehicle system 340 . The vehicle system 340 and the device 200 the 1 together form the system 1 for the detection of the contact line 100 .

Ebenfalls in 1 dargestellt sind weitere Sensoren 311, die ebenfalls eingerichtet sein können, das elektromagnetische Feld 110 der Fahrleitung 100 zu messen und das entsprechende Messsignal an das Steuergerät 330 weiterzugeben. Die Weitergabe dieses Messsignals kann sowohl in analoger als auch in digitaler Form erfolgen, ebenso für den Sensor 310. Der Anschluss 331 des Steuergeräts 330 ist also eingerichtet, ein analoges und/oder ein digitales Signal der Sensoren 310, 311 auszulesen.Also in 1 further sensors are shown 311 which can also be set up, the electromagnetic field 110 the catenary 100 to measure and the corresponding measurement signal to the control unit 330 to pass on. This measurement signal can be passed on in both analog and digital form, as well as for the sensor 310 . The connection 331 of the control unit 330 is thus set up, an analog and / or a digital signal from the sensors 310 , 311 read out.

In einem Ausführungsbeispiel ist vorgegeben, dass die vorgegebene Frequenz des elektromagnetischen Signals mindestens ein Kilohertz und maximal 30 Megahertz beträgt. In einem Ausführungsbeispiel erzeugt das elektromagnetische Signal einen Stromfluss in der Fahrleitung 100, wobei aufgrund des Stromflusses ein Magnetfeld um die Fahrleitung 100 erzeugt wird, wobei das Magnetfeld Teil des elektromagnetischen Felds 110 ist. In diesem Fall können die Sensoren 310, 311 als Magnetfeldsensoren, beispielsweise als eindimensionale, zweidimensionale oder dreidimensionale Hallsensoren oder als Spulen ausgestaltet sein.In one exemplary embodiment it is specified that the specified frequency of the electromagnetic signal is at least one kilohertz and a maximum of 30 megahertz. In one embodiment, the electromagnetic signal generates a current flow in the contact line 100 , whereby due to the current flow a magnetic field around the contact line 100 is generated, the magnetic field being part of the electromagnetic field 110 is. In this case the sensors can 310 , 311 be designed as magnetic field sensors, for example as one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional Hall sensors or as coils.

Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass das elektromagnetische Signal ein Trägersignal umfasst und auf das Trägersignal Daten aufmoduliert werden. Die aufmodulierten Daten können dann ebenfalls über die Sensoren 310, 311 ausgelesen und in dem Steuergerät 330 weiterverarbeitet werden.It can additionally be provided that the electromagnetic signal comprises a carrier signal and that data is modulated onto the carrier signal. The modulated data can then also be transmitted via the sensors 310 , 311 read out and in the control unit 330 are further processed.

3 zeigt eine Fahrleitung 100 mit einem ersten Pol 101 und einem zweiten Pol 102 analog zu 1. Ebenfalls dargestellt ist eine Vorrichtung 200 zum Einspeisen eines Signals in die Fahrleitung 100. Die Vorrichtung 200 weist dazu einen Erzeuger 220 auf, wobei das elektromagnetische Signal mit der vorgegebenen Eigenschaft vom Erzeuger 220 erzeugt werden kann. Der Erzeuger 220 ist über einen ersten Anschluss 201 mit dem ersten Pol 101 der Fahrleitung 100 und über einen zweiten Anschluss 202 mit dem zweiten Pol 102 der Fahrleitung 100 verbunden. Der erste Pol 101 weist einen dritten Anschluss 203 auf, der zweite Pol 102 weist einen vierten Anschluss 204 auf, die jeweils am entfernten Ende 104 der Fahrleitung 100 angeordnet sind. Zwischen dem dritten Anschluss 203 und dem vierten Anschluss 204 ist ein Kondensator 230 und ein optionaler Widerstand 240 in Serie geschaltet. Der Widerstand 240 kann auch weggelassen werden und der Kondensator 230 zwischen den dritten Anschluss 203 und den vierten Anschluss 204 geschaltet sein. 3 shows a catenary 100 with a first pole 101 and a second pole 102 analogous to 1 . A device is also shown 200 for feeding a signal into the contact line 100 . The device 200 assigns a producer to this 220 on, the electromagnetic signal having the predetermined property from the generator 220 can be generated. The producer 220 is via a first connection 201 with the first pole 101 the catenary 100 and a second connection 202 with the second pole 102 the catenary 100 connected. The first pole 101 has a third port 203 on, the second pole 102 has a fourth port 204 on, each at the far end 104 the catenary 100 are arranged. Between the third port 203 and the fourth port 204 is a capacitor 230 and an optional resistor 240 connected in series. The resistance 240 can also be omitted and the capacitor 230 between the third port 203 and the fourth port 204 be switched.

Das Einspeisen des Signals in die Fahrleitung 100 kann derart erfolgen, dass eine Impedanz des Erzeugers 220 an eine Leitungsimpedanz der Fahrleitung 100 angepasst wird. Damit das eingespeiste Signal einen Stromfluss in der Fahrleitung 100 erzeugen kann, kann es vorgesehen sein, wird der durch den ersten Pol 101 und den zweiten Pol 102 gebildete Stromkreis am entfernten Ende 104 der Fahrleitung 100 geschlossen. Um hohe Verlustleistungen durch die Fahrspannung zu vermeiden, wird an dieser Stelle ein Kondensator 230 eingebaut, um den Stromkreis für das höherfrequente eingespeiste Signal zu schließen. Um Stehwellen auf der Fahrleitung zu vermeiden, wird der optionale Widerstand 240 mit einem Widerstandswert im Bereich der nominellen Leitungsimpedanz der Fahrleitung 100 in Reihe zum Kondensator 230 geschaltet. Feeding the signal into the contact line 100 can be done in such a way that an impedance of the generator 220 to a line impedance of the contact line 100 is adjusted. So that the fed-in signal causes a current to flow in the contact line 100 can generate, it can be provided that is through the first pole 101 and the second pole 102 formed circuit at the far end 104 the catenary 100 closed. In order to avoid high power losses due to the driving voltage, a capacitor is used at this point 230 built in to close the circuit for the higher frequency fed signal. To avoid standing waves on the catenary, the optional resistance 240 with a resistance value in the range of the nominal line impedance of the contact line 100 in series with the capacitor 230 switched.

4 zeigt einen ersten Verfahrensablauf 400 des Einspeiseverfahrens. In einem Erzeugungsschritt 401 wird ein elektromagnetisches Signal mit einer vorgegebenen Frequenz erzeugt. In einem optionalen Modulationsschritt 402 werden auf das elektromagnetische Signal, Daten aufmoduliert. In einem Einspeiseschritt 403 wird dieses elektromagnetische Signal in die Fahrleitung 100 eingespeist, wobei dadurch das elektromagnetische Feld 110 um die Fahrleitung 100 erzeugt wird. 4th shows a first process sequence 400 of the feed-in procedure. In one generation step 401 an electromagnetic signal is generated with a predetermined frequency. In an optional modulation step 402 are modulated onto the electromagnetic signal, data. In one feed step 403 becomes this electromagnetic Signal in the contact line 100 fed, thereby the electromagnetic field 110 around the catenary 100 is produced.

5 zeigt ein zweites Ablaufdiagramm eines Detektionsverfahrens. In einem Auswerteschritt 501 wird ein Sensor 310, 311 dahingehend ausgewertet, ob mit dem Sensor 310, 311 ein um die Fahrleitung 100 erzeugtes elektromagnetisches Feld 110 mit einer vorgegebenen Frequenz gemessen wird. In einem ersten Ausgabeschritt 502 wird dann ein Detektionssignal ausgegeben, wenn im Auswerteschritt 501 ein entsprechendes elektromagnetisches Feld 110 mit der vorgegebenen Frequenz ermittelt wurde. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Magnetfeldanteil des elektromagnetischen Felds 110 im Auswerteschritt 501 ausgewertet wird. 5 shows a second flow chart of a detection method. In one evaluation step 501 becomes a sensor 310 , 311 evaluated to determine whether with the sensor 310 , 311 one around the catenary 100 generated electromagnetic field 110 is measured at a given frequency. In a first output step 502 A detection signal is then output if in the evaluation step 501 a corresponding electromagnetic field 110 was determined with the specified frequency. It can be provided that the magnetic field component of the electromagnetic field 110 in the evaluation step 501 is evaluated.

In einem optionalen, ebenfalls in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Detektionssignal einen Anbügelbefehl für einen Stromabnehmer 320, welcher in einem optionalen zweiten Ausgabeschritt 503 ausgegeben wird. Alternativ können der erste Ausgabeschritt 502 und der zweite Ausgabeschritt 503 in einem gemeinsamen Ausgabeschritt durchgeführt werden. Aufgrund dieses Anbügelbefehls wird es möglich, den in 2 gezeigten, nicht mit der Fahrleitung 100 verbundenen Stromabnehmer 320 an die Fahrleitung 100 anzunähern, wenn eine entsprechende Detektion der Fahrleitung 100 mit dem beschriebenen Verfahren erfolgt ist. Der Anbügelbefehl kann auch als Anlegebefehl bezeichnet werden.In an optional, also in 5 illustrated embodiment, the detection signal includes a bracket command for a pantograph 320 , which in an optional second output step 503 is issued. Alternatively, the first output step 502 and the second output step 503 can be carried out in a common output step. Due to this ironing command, it is possible to use the in 2 shown, not with the catenary 100 connected pantograph 320 to the catenary 100 to approximate when a corresponding detection of the contact line 100 has been carried out using the method described. The ironing command can also be referred to as a docking command.

In einem zusätzlichen optionalen Demodulationsschritt 504 können weiterhin auf das elektromagnetische Signal mit der vorgegebenen Frequenz aufmodulierte Daten ausgewertet werden. Diese Datenauswertung kann beispielsweise ergeben, dass in einer Fahrtrichtung eine Beschädigung der Fahrleitung 100 vorliegt und deswegen der Stromabnehmer 320 von der Fahrleitung entfernt werden soll. Dies kann in einem optionalen dritten Ausgabeschritt 505 im Rahmen eines Abbügelbefehls an den Stromabnehmer 320 ausgegeben werden. Der Abbügelbefehl kann auch als Entfernungsbefehl oder Trennbefehl bezeichnet werden.In an additional optional demodulation step 504 data modulated onto the electromagnetic signal with the specified frequency can also be evaluated. This data evaluation can show, for example, that damage to the contact line in one direction of travel 100 is present and therefore the pantograph 320 should be removed from the catenary. This can be done in an optional third output step 505 as part of an ironing command to the pantograph 320 are issued. The pull command can also be referred to as a removal command or a disconnect command.

Die Anordnung des Sensors 310 und der weiteren Sensoren 311 der 1 ist derart, dass die beiden Pole 101, 102 der Fahrleitung 100 jeweils zwischen dem Sensor 310 und einem weiteren Sensor 311 angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, eine Position des Fahrzeugs 300 relativ zu den beiden Polen 101, 102 der Fahrleitung 100 zu bestimmen. Alternativ zu der in 1 gezeigten Anordnung der Sensoren 310, 311 kann auch vorgesehen sein, die Sensoren anders am Fahrzeug 300 anzuordnen.The arrangement of the sensor 310 and the other sensors 311 the 1 is such that the two poles 101 , 102 the catenary 100 each between the sensor 310 and another sensor 311 are arranged. This makes it possible to determine a position of the vehicle 300 relative to the two poles 101 , 102 the catenary 100 to determine. As an alternative to the in 1 Arrangement of the sensors shown 310 , 311 it can also be provided that the sensors are different on the vehicle 300 to arrange.

In einem Ausführungsbeispiel wird eine Feldstärke und/oder oder eine Richtung des elektromagnetischen Felds 110 ausgewertet, beispielsweise mittels der Sensoren 310, 311 der 1, um eine Position des Fahrzeugs 300 relativ zur Fahrleitung 100 zu ermitteln.In one embodiment, a field strength and / or or a direction of the electromagnetic field 110 evaluated, for example by means of the sensors 310 , 311 the 1 to a position of the vehicle 300 relative to the catenary 100 to determine.

Die Ermittlung einer Relativposition zwischen Fahrzeug 300 und Fahrleitung 100 ermöglicht insbesondere, nichtspurgebundene Fahrzeuge 300 wie den in 1 beispielhaft dargestellten Lastkraftwagen 301 derart unter der Fahrleitung 100 auszurichten, dass mittels des Stromabnehmers 320 beide Pole 101, 102 der Fahrleitung entsprechend kontaktiert werden können. Dies ist insbesondere für beispielsweise oberleitungsgestützte Fahrten auf Autobahnen oder für Lastwägen, die in einem Minenverbund eingesetzt werden, vorteilhaft.The determination of a relative position between the vehicle 300 and catenary 100 in particular enables non-lane-bound vehicles 300 like the one in 1 exemplified truck 301 so under the catenary 100 align that by means of the pantograph 320 both poles 101 , 102 the contact line can be contacted accordingly. This is particularly advantageous for, for example, overhead line-supported journeys on motorways or for trucks that are used in a mine network.

6 zeigt eine elektrische Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 200, die ebenfalls zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in eine Fahrleitung 100 genutzt werden kann. Insbesondere ist die Vorrichtung 200 der 6 für einpolige Fahrleitungen 100 geeignet. Die Vorrichtung 200 weist einen Erzeuger 220 auf, der mit zwei Eingängen 251 eines Übertragers 250, beispielsweise einem Trafo, verbunden ist. Ein Ausgang 252 des Übertragers 250 ist mit einer Erde 260 verbunden. Ein Ausgang 252 des Übertragers ist über einen Kondensator 230 mit der Fahrleitung 100 verbunden. Durch den Übertrager 250 kann eine galvanische Trennung von Erzeuger 220 und Fahrleitung 100 erreicht werden, so dass Überspannungen nicht zu einer Beschädigung des Erzeugers 220 führen. 6 shows an electrical circuit of a further embodiment of the device 200 that are also used to feed an electromagnetic signal into a contact line 100 can be used. In particular, the device is 200 the 6 for single-pole contact lines 100 suitable. The device 200 assigns a producer 220 on, the one with two entrances 251 of a transformer 250 , for example a transformer. An exit 252 of the transformer 250 is with one earth 260 connected. An exit 252 the transformer is through a capacitor 230 with the catenary 100 connected. Through the transformer 250 can be a galvanic separation of the generator 220 and catenary 100 can be achieved so that overvoltages do not damage the generator 220 to lead.

7 zeigt eine elektrische Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 200, die ebenfalls zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in eine Fahrleitung 100 genutzt werden kann. Insbesondere ist die Vorrichtung 200 der 7 ebenfalls für einpolige Fahrleitungen 100 geeignet. Der Erzeuger 220 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Spule 270 verbunden. Die Spule 270 ist in naher räumlicher Distanz zur Fahrleitung 100 angeordnet, so dass ein mittels Stromfluss in der Spule 270 erzeugtes Magnetfeld auf die Fahrleitung 100 übertragen werden kann und so in die Fahrleitung eingespeist wird. 7th shows an electrical circuit of a further embodiment of the device 200 that are also used to feed an electromagnetic signal into a contact line 100 can be used. In particular, the device is 200 the 7th also for single-pole contact lines 100 suitable. The producer 220 is in this embodiment with a coil 270 connected. The sink 270 is in close spatial distance to the contact line 100 arranged so that a means of current flow in the coil 270 generated magnetic field on the contact line 100 can be transmitted and thus fed into the catenary.

8 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem die Fahrleitung 100 als einpolige Oberleitung ausgestaltet ist. Ein Kettenwerk 120 dient dazu, die Fahrleitung 100 aufzuhängen. Ein Fahrzeug 300, welches als Schienenfahrzeug 302 ausgestaltet ist, weist analog zum Lastkraftwagen 301 der 1 einen Sensor 310, einen Stromabnehmer 320 sowie ein Steuergerät 330 auf. Wird das durch die Vorrichtung 200 in die Fahrleitung 100 eingespeiste elektromagnetische Feld mittels des Sensors 310 detektiert, so kann der Stromabnehmer 320 an die Fahrleitung angebügelt oder bei Übermittlung von entsprechenden Daten, den Stromabnehmer 320 wieder von der Fahrleitung abzubügeln, wieder von der Fahrleitung abgebügelt werden. Das Schienenfahrzeug 302 ist dabei auf einer Schiene 103 angeordnet. Es kann vorgesehen sein, das elektromagnetische Signal über die Fahrleitung 100 und die Schiene 103 einzuspeisen, wobei eine Betriebsspannung für das Schienenfahrzeug 302 ebenfalls über die Fahrleitung 100 und die Schiene 103 bereitgestellt werden kann. 8th shows an alternative embodiment in which the contact line 100 is designed as a single-pole overhead contact line. A chain work 120 serves to the catenary 100 hang up. A vehicle 300 , which as a rail vehicle 302 is designed, has analogous to the truck 301 the 1 a sensor 310 , a pantograph 320 as well as a control unit 330 on. Will that through the device 200 in the catenary 100 electromagnetic field fed in by means of the sensor 310 detected, so can the pantograph 320 ironed onto the contact line or, if the relevant data is transmitted, the pantograph 320 ironed off the catenary again, ironed off the catenary again. The rail vehicle 302 is on a track 103 arranged. Provision can be made for the electromagnetic signal via the contact line 100 and the rail 103 feed, with an operating voltage for the rail vehicle 302 also via the catenary 100 and the rail 103 can be provided.

9 zeigt eine elektrische Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 200, die zum Einspeisen eines elektromagnetischen Signals in die Fahrleitung 100 der 1 und 2 genutzt werden kann. Insbesondere ist die Vorrichtung 200 der 9 für zweipolige Fahrleitungen 100 geeignet. Die Vorrichtung 200 weist einen Erzeuger 220 auf, der mit zwei Eingängen 251 eines Übertragers 250, beispielsweise einem Trafo, verbunden ist. Ein Ausgang 252 des Übertragers 250 ist über einen Kondensator 230 mit einem ersten Pol 101 der Fahrleitung 100 verbunden. Ein Ausgang 252 des Übertragers ist über einen Kondensator 230 mit einem zweiten Pol 102 der Fahrleitung 100 verbunden. Durch den Übertrager 250 kann eine galvanische Trennung von Erzeuger 220 und Fahrleitung 100 erreicht werden, so dass Überspannungen nicht zu einer Beschädigung des Erzeugers 220 führen. 9 shows an electrical circuit of a further embodiment of the device 200 that feed an electromagnetic signal into the contact line 100 the 1 and 2 can be used. In particular, the device is 200 the 9 for two-pole contact lines 100 suitable. The device 200 assigns a producer 220 on, the one with two entrances 251 of a transformer 250 , for example a transformer. An exit 252 of the transformer 250 is through a capacitor 230 with a first pole 101 the catenary 100 connected. An exit 252 the transformer is through a capacitor 230 with a second pole 102 the catenary 100 connected. Through the transformer 250 can be a galvanic separation of the generator 220 and catenary 100 can be achieved so that overvoltages do not damage the generator 220 to lead.

Im Gegensatz zu den in den 1, 2 und 8 gezeigten Ausführungsbeispielen, bei denen die Sensoren 310, 311 fest am Fahrzeug 300 verbaut sind, ist es alternativ auch möglich, mindestens einen der Sensoren 310, 311 am Stromabnehmer 320 anzubringen. Dies hat den zusätzlichen Effekt zur Folge, dass bei einer Bewegung des Stromabnehmers 320 eine Änderung des durch den Sensor 310, 311 am Stromabnehmer 320 gemessenen elektromagnetischen Felds 110 erfolgen kann und so ein Vorgang eines Anbügelns oder Abbügelns des Stromabnehmers 320 von der Fahrleitung 100 genauer überprüft werden kann.In contrast to those in the 1 , 2 and 8th Embodiments shown in which the sensors 310 , 311 firmly on the vehicle 300 are installed, it is alternatively also possible to use at least one of the sensors 310 , 311 on the pantograph 320 to attach. This has the additional effect that when the pantograph moves 320 a change in the caused by the sensor 310 , 311 on the pantograph 320 measured electromagnetic field 110 can take place and so a process of ironing or ironing the pantograph 320 from the catenary 100 can be checked more precisely.

Das beschriebene Verfahren kann insbesondere dafür eingesetzt werden, fahrzeugseitig zu überprüfen, ob grundsätzlich eine Fahrleitung 100 über oder neben der aktuell befahrenen Spur vorhanden ist und/oder ob ein entsprechendes Anlegen des Stromabnehmers 320 an die Fahrleitung 100 erlaubt ist. Dies kann beispielsweise durch eine Vorgabe der vorgegebenen Frequenz erfolgen, indem mittels der Vorrichtung 200 das elektromagnetische Signal mit einer bestimmten Frequenz in die Fahrleitung 100 eingespeist und vom Steuergerät 330 nach eben jener Frequenz gefiltert wird. Stimmen die beiden Frequenzen überein, so liegt eine zum Fahrzeug 300 passende Fahrleitung 100 vor. Alternativ können diese Informationen jedoch auch über die aufmodulierten Daten übertragen werden.The method described can in particular be used to check on the vehicle side whether there is basically a contact line 100 above or next to the lane currently being used and / or whether the pantograph is to be put on accordingly 320 to the catenary 100 allowed is. This can be done, for example, by specifying the predetermined frequency by means of the device 200 the electromagnetic signal with a certain frequency in the contact line 100 fed in and from the control unit 330 is filtered according to that frequency. If the two frequencies match, then one is to the vehicle 300 matching catenary 100 in front. Alternatively, however, this information can also be transmitted via the modulated data.

Mittels der aufmodulierten Daten können zusätzlich infrastrukturseitige Aufforderungen zum Abbügeln des Stromabnehmers 320 übertragen werden beziehungsweise Verbote ausgesprochen worden, Stromabnehmer 320 an die Fahrleitung 100 zu bewegen. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn aufgrund von starkem Wind Bewegungen in der Fahrleitung 100, beispielsweise einer Oberleitung, zu befürchten sind, die Fahrleitung 100 vereist, beschädigt oder gerissen ist, Hindernisse in der Fahrleitung 100 aufgetreten sind, ein Teil der Fahrleitung 100 geerdet ist, oder ob entsprechende Rettungs-, Wartungs- und/oder Überprüfungseinsätze derzeit stattfinden und deshalb eine Weiterfahrt auf dem Fahrweg beziehungsweise ein Belassen des Stromabnehmers 320 an der Fahrleitung 100 nicht sinnvoll oder gefährlich erscheint. Ebenfalls über die aufmodulierten Daten können Informationen wie beispielsweise eine Version oder Bauart der Fahrleitung 100, ein Standort beziehungsweise Streckendefinitionen der Fahrleitung 100, eine maximale Höhe der Fahrleitung 100 oberhalb einer Straße oder einer Schiene 103, eine minimale Höhe der Fahrleitung 100 über einer Straße oder Schiene 103, eine Länge eines aktuellen Abschnitts der Fahrleitung 100 sowie die Spannung der Fahrleitung 100 weitergeben werden. Ebenfalls mittels der Daten können die Freigabedefinitionen für verschiedene Betreiber übertragen werden oder temporäre Änderungen der Fahrleitung 100 wie beispielsweise eine Leistungsbegrenzung oder eine Ankündigung eines Ausschaltens der Fahrleitung 100, beispielsweise nach einem unvorhergesehenen Ereignis.By means of the modulated data, requests to iron the pantograph can also be made on the infrastructure side 320 are transferred or bans have been issued, pantographs 320 to the catenary 100 to move. This can be the case, for example, if there is movement in the contact line due to strong winds 100 , for example an overhead line, are to be feared, the contact line 100 iced up, damaged or cracked, obstacles in the contact line 100 occurred, part of the catenary 100 is grounded, or whether corresponding rescue, maintenance and / or inspection operations are currently taking place and therefore continue driving on the route or leaving the pantograph 320 at the catenary 100 does not seem sensible or dangerous. Information such as a version or type of the contact line can also be transmitted via the modulated data 100 , a location or route definition of the contact line 100 , a maximum height of the contact line 100 above a road or rail 103 , a minimum height of the contact line 100 over a road or rail 103 , a length of a current section of the catenary 100 as well as the tension of the catenary 100 will be passed on. The release definitions for various operators or temporary changes to the contact line can also be transmitted using the data 100 such as a power limitation or an announcement that the contact line will be switched off 100 , for example after an unforeseen event.

Ferner können Informationen übertragen werden, die umfassen, dass in bestimmten Bereichen ein Anlegen des Stromabnehmers 320 an der Fahrleitung 100 nicht zulässig ist, beispielsweise kurz vor dem Ende einer Fahrleitung oder in speziellen Bereichen, beispielsweise in Kurven mit sehr engen Radien oder unterhalb von sehr tief über der Fahrbahn liegenden Brücken. Ferner können auch die Bereiche übertragen werden, in den anschließend der Stromabnehmer 320 wieder angelegt werden kann, oder es können andere Geometrieänderungen der Fahrleitung 100 übertragen werden wie beispielsweise die Ankündigung eines Streckentrenners oder von speziellen Oberleitungsbereichen.Furthermore, information can be transmitted which includes that in certain areas the pantograph is applied 320 at the catenary 100 is not permitted, for example shortly before the end of an overhead contact line or in special areas, for example in curves with very narrow radii or below bridges that are very low above the roadway. Furthermore, the areas in which the pantograph will subsequently be transferred can also be transferred 320 can be created again, or there can be other changes to the geometry of the contact line 100 such as the announcement of a section separator or special overhead line areas.

Obwohl die Erfindung für Lastkraftwagen 301 und Schienenfahrzeuge 302 näher beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese beiden Fahrzeugarten beschränkt, das Fahrzeug 300 kann beispielsweise auch als Bus oder Personenkraftwagen oder in einer anderen Ausgestaltungsform eines Fahrzeugs ausgestaltet sein.Although the invention for trucks 301 and rail vehicles 302 has been described in more detail, it is not limited to these two types of vehicle, the vehicle 300 can for example also be designed as a bus or passenger car or in another embodiment of a vehicle.

Obwohl die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen genauer erläutert wurde, ist sie nicht auf diese beschränkt. Es können insbesondere Kombinationen der gezeigten Merkmale vom Fachmann vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been explained in more detail on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not restricted to these. In particular, combinations of the features shown can be made by a person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.

Claims

A method for feeding (401, 403) an electromagnetic signal into an overhead contact line (100), the electromagnetic signal having a predetermined property, an electromagnetic field (110) being generated around the contact line (100) on the basis of the electromagnetic signal.

Procedure according to Claim 1 , wherein the predetermined property comprises a predetermined frequency, the predetermined frequency being at least one kilohertz and a maximum of 30 megahertz.

Procedure according to Claim 1 or 2 wherein the electromagnetic signal generates a current flow in the contact line (100), a magnetic field being generated around the contact line (100) due to the current flow.

Method according to one of the Claims 1 to 3 , the contact line (100) having a first pole (101) and a second pole (102), the feeding (401, 403) taking place in such a way that an impedance of a generator (220) is matched to a line impedance of the contact line (100) becomes.

Method according to one of the Claims 1 to 4th wherein the electromagnetic signal comprises a carrier signal and wherein data is modulated (402) onto the carrier signal.

A device (200) for feeding (401, 403) an electromagnetic signal into a contact line (100), having a generator (220) which is set up to generate an electromagnetic signal with a predetermined property, the device (200) being set up to feed the electromagnetic signal into the contact line (100).

Device (200) after Claim 6 , further comprising a first connection (201) and a second connection (202), wherein the electromagnetic signal can be fed into the contact line (100) via the first connection (201) and the second connection (202).

Device (200) after Claim 7 wherein a capacitor (230) is connected at a distal end (104) of the contact line (100) between a third connection (203) and a fourth connection (204).

Device (200) after Claim 8 wherein a resistor (240) is connected in series with the capacitor (230).

Method for detecting a contact line (100) with the following steps: - Evaluation (501) of a sensor (310, 311) to determine whether the sensor (310, 311) is used to measure an electromagnetic field (110) generated around the contact line (100) with a predetermined property; - Output (502) of a detection signal when the evaluation (501) shows that the electromagnetic field (110) was measured with the predetermined property.

Procedure according to Claim 10 , the evaluation of the sensor (310) taking place with regard to a magnetic field generated around the contact line (100).

Method according to one of the Claims 10 or 11 wherein the detection signal comprises a bracket command for a pantograph (320).

Method according to one of the Claims 10 to 12th , with additional data modulated onto the electromagnetic signal being evaluated.

Procedure according to Claim 13 , wherein an ironing command for a pantograph (320) is output on the basis of the data.

Method according to one of the Claims 10 to 14th , wherein a position of a vehicle (300) relative to the contact line (100) is determined based on the detection signal.

Procedure according to Claim 15 , several sensors (310, 311) being evaluated.

Method according to one of the Claims 10 to 16 , wherein a field strength and / or direction of the electromagnetic field (110) is evaluated.

Control device (300) for a vehicle (300), comprising at least one connection (331) for a sensor (310), a computing unit (333) and a communication connection (332) for outputting (502) a detection signal, the computing unit (333) is set up, the method according to one of the Claims 10 to 17th execute.

Vehicle system (340), comprising a control unit (300) according to Claim 18 and a sensor (310), the sensor (310) being set up to measure an electromagnetic field (110) generated around the contact line (100) at a predetermined frequency, the sensor (310) being able to detect one or more measuring directions.

System (1) consisting of a vehicle system (340) according to Claim 19 and a device (200) according to one of Claims 6 to 9 .