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Oberleitungsanlagen werden seit langem zur elektrischen Energieversorgung von elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen im Eisenbahnverkehr eingesetzt, seit kurzem aber auch für elektrisch oder hybridelektrisch angetriebene Straßenfahrzeugen des Schwerlastverkehrs erprobt. Dabei wird elektrische Energie während der Fahrt des Straßenfahrzeugs mittels eines fahrzeugseitigen Stromabnehmers, der eine zweipolige Oberleitung der Oberleitungsanlage kontaktiert, in das Straßenfahrzeug eingespeist. Die Oberleitung weist zwei Fahrdrähte auf, von welchen einer als Plus- und der andere als Minuspol ausgebildet ist. Die Fahrdrähte sind über Hänger an je einem Tragseil der Oberleitungsanlage aufgehangen und bilden zwei parallel über beispielsweise dem rechten Fahrstreifen einer Fahrbahn angeordnete Kettenwerke. Die Kettenwerke sind an Quertrageinrichtungen befestigt, welche wiederum an seitlich der Fahrbahn stehende Masten angebracht sind, und werden durch Spanneinrichtungen abgespannt. Die Oberleitungsanlage kann elektrisch in Speiseabschnitte unterteilt sein, die jeweils durch ein oder mehrere Unterwerke mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Eine Oberleitungsanlage unterliegt einerseits dauernden mechanischen Betriebslasten durch schleifende Stromabnehmer der Fahrzeuge und durch die Abspannkräfte. Andererseits unterliegt sie dem Verschleiß durch nicht optimal geführte oder abgenutzte Stromabnehmer, durch Lichtbögen und durch Entladungen oder auch mechanischem Verschleiß. Während der Befahrung treten wechselnde dynamische Lasten in den Kettenwerken der Oberleitung auf. Zudem beeinflussen die wechselnden thermischen Belastungen durch die Betriebsströme in der Oberleitung und die Umgebungsbedingungen die Dauerbetriebsfestigkeit und damit die Lebensdauer erheblich.
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Steht die Oberleitungsanlage aufgrund von Beschädigungen, Verschleiß oder sonstigen Störungen nicht zur Verfügung, so entfällt die infrastrukturseitige Energieversorgung der Straßenfahrzeuge, was diese zum Energiebezug über einen fahrzeugseitigen Dieselgenerator oder aus einem Energiespeicher oder zu einer Fahrtunterbrechung zwingt. Darüber hinaus können Schäden oder Abnutzungen der Oberleitungsanlage zu gefährlichen Verkehrssituationen auf der Fahrbahn führen, die betreiberseitig schnell erkannt und durch geeignete Maßnahmen gesichert und behoben werden müssen. Es sind daher unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren bekannt, das Kettenwerk einer Oberleitungsanlage, insbesondere dessen Fahrdraht, auf schädigende Ereignisse zu überwachen.
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So ist aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 015 576 A1 ein System und ein Verfahren zur Überwachung eines Fahrdrahtes bekannt, wobei eine Überwachungsleitung entlang eines zur elektrischen Versorgung eines Schienenfahrzeugs dienenden Fahrdrahtes aufgespannt ist. Die Überwachungsleitung ist derart mechanisch mit dem Fahrdraht gekoppelt, dass bei einem Bruch des Fahrdrahtes die Überwachungsleitung zusammen mit dem Fahrdraht bricht. Eine Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, den Bruch der Überwachungsleitung zu erfassen. Dieses Überwachungssystem erfordert einen erheblichen Aufwand durch die Verlegung der Überwachungsleitung über den gesamten Überwachungsbereich. Es vermag zwar zuverlässig einen Bruch eines Fahrdrahtes erkennen, wird aber im Schadensfall zerstört und muss daraufhin erneuert werden. Außerdem kann das Überwachungssystem andere schädigende Ereignisse als Brüche nicht erfassen.
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Zerstörungsfrei arbeitet dagegen eine aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2006 031 919 A1 bekannte akustische Einrichtung zur Untersuchung eines Fahrdrahtes einer zur elektrischen Gleichspannungsversorgung eines Schienentriebfahrzeugs bestimmten Oberleitung. Die Einrichtung ist mit mindestens einer Sende-/Empfangseinheit zur Ultraschallstrahlung ausgeführt, die wenigstens einen Ultraschallwandler aufweist. Der Ultraschallwandler sendet mindestens einen Ultraschallpuls in den Fahrdraht aus und empfängt einen vom Fahrdraht reflektierten Anteil des Ultraschallpulses. Als ultraschalldurchlässiges Kopplungsmittel zwischen Ultraschallwandler und Fahrdraht ist ein Schmiermittel vorgesehen, mit dem der Fahrdraht zur Minderung des Verschleißes beim Befahren durch einen Stromabnehmer versehen ist. Diese Untersuchungseinrichtung erkennt Materialschäden, wie beispielsweise Risse, Fehlstellen und andere Anomalien im Fahrdraht. Durch die Anordnung der Untersuchungseinrichtung auf einem Wartungsfahrzeug, welches das Schmiermittel aufträgt, kann der komplette Fahrdraht nicht in Echtzeit überwacht werden, da immer nur die gerade durch den Ultraschallwandler abgetastete Fahrdrahtstelle geprüft wird. Zur Erkennung eines Fahrdrahtbruches ist die Untersuchungseinrichtung nicht einsetzbar. Nachteilig ist auch der erforderliche Betrieb einer Vielzahl an mit der Untersuchungseinrichtung ausgestatteten Wartungsfahrzeugen.
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Die internationale Veröffentlichung
WO 2008/095739 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Erkennen eines mechanischen Defekts in einem Draht einer Oberleitung. Hierzu ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Zugkraft des Drahtes vorgesehen, die mit dem Draht und einem Stützpunkt in Verbindung steht. Die Einrichtung kann als Kraftmessdose zwischen dem Draht und einem Spannrad, als Drehwinkelmesser einer das Spannrad tragenden Wippe oder als Positionsmesser eines am Spannrad hängenden Gewichtskörpers ausgebildet sein. Eine Änderung der Zugkraft des Fahrdrahtes kann durch dessen temperaturbedingte Längswanderung, durch dessen Anhub bei Befahrungen, durch Zusatzlasten im Kettenwerk oder durch einen Leiterriss bedingt sein. Die Einrichtung ist mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, welche die Zugkraft mit einem Sollwert vergleicht und bei Unterschreiten des Sollwertes einen mechanischen Defekt anzeigt, insbesondere schon bevor der Fahrdraht gerissen ist. Allerdings sind auch durch diese Vorrichtung fortschreitende Schädigungen, wie sie etwa durch wellige Unebenheiten der Fahrdrähte entstehen können, nicht erfassbar.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 041 715 A1 ist eine Überwachungseinrichtung für ein Kettenwerk einer Oberleitungsanlage bekannt, welches einen von einem Tragseil gehaltenen Fahrdraht zur Energieeinspeisung in ein elektrisches Triebfahrzeug aufweist. Die Überwachungseinrichtung umfasst wenigstens eine Sensoreinheit zur Erfassung eines durch ein schädigendes Ereignis im Kettenwerk, insbesondere im Fahrdraht, ausgelöstes Signal. Die wenigstens eine Sensoreinheit ist in einem Überwachungsbereich stationär mit der Oberleitungsanlage verbunden. Die Überwachungseinrichtung umfasst auch eine Auswertungseinheit zur Analyse des Signals. Die wenigstens eine Sensoreinheit ist als elektroakustischer Wandler ausgebildet, der akustisch mit dem Fahrdraht gekoppelt ist, um ein von einem schädigenden Ereignis verursachtes akustisches Signal in ein elektrisches Signalumzuwandeln.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit der in Echtzeit der Zustand einer entlang einer Fahrbahn angeordneten Oberleitungsanlage hinsichtlich einer Vielzahl möglicher schädigender Ereignisse überwacht werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Demnach ist das Verfahren ausgebildet und dazu vorgesehen, den Zustand einer entlang einer Fahrbahn angeordneten Oberleitungsanlage zu überwachen. Die Oberleitungsanlage weist zur Energieversorgung eines die Fahrbahn benutzenden, elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugs eine oberhalb der Fahrbahn verlaufende Oberleitung auf, die zur Energieeinspeisung durch einen Stromabnehmer des Straßenfahrzeugs kontaktierbar ist. Dabei werden mittels eines Bildaufnahmesystems mit mindestens einer im Bereich der Fahrbahn installierten Videokamera Videobilddaten, welche die Oberleitungsanlage wenigstens ausschnittsweise repräsentieren, erfasst. Aus den erfassten Videobilddaten wird ein Ist-Zustand der Oberleitungsanlage ermittelt. Die Verteilung, Anordnung und Ausrichtung der Videokameras kann dazu eingerichtet sein, die Oberleitungsanlage flächendeckend oder auch nur teilweise, auf bestimmte Streckenkomponenten gerichtet zu überwachen. Brennweiten und Öffnungswinkel der Kamerasichtfelder sind an die jeweiligen zu überwachenden Ausschnitte der Oberleitungsanlage angepasst. Als Ist-Zustand können beispielsweise Ruhelage, Schwingungsverhalten, Vorhandensein, Beschädigungen der Kettenwerke oder anderer Streckenkomponenten der Oberleitungsanlage erfasst werden. Die Erfindung ermöglicht damit eine Überwachung des Oberleitungszustands in Echtzeit. Mögliche Störungen der Oberleitungsanlage können auch deutlich besser lokalisiert werden und die potenzielle Gefährdung für andere Verkehrsteilnehmer schneller geprüft werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mittels mindestens einer im Bereich der Fahrbahn installierten Wärmebildkamera des Bildaufnahmesystems Wärmebilddaten, welche die Oberleitungsanlage wenigstens ausschnittsweise repräsentieren, erfasst. Dabei wird aus den erfassten Wärmebilddaten ein Ist-Zustand der Oberleitungsanlage ermittelt. Neben den oben genannten Videokameras, die ein RGB-Signal übertragen, können IR-Kameras ein Wärmebild erzeugen, das Informationen über die Temperaturverteilung auf dem aufgenommenen Wärmebild gibt. Dies ermöglicht dem Bildaufnahmesystem eine erweiterte Auswertung, um über Temperaturen der Oberleitung, von durchlaufenden Stromabnehmern oder von Straßenfahrzeugen auf der Fahrbahn Rückschlüsse auf den Zustand der Oberleitungsanlage oder der Verkehrssituation zu treffen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die erfassten Videobilddaten und/oder Wärmebilddaten an ein Bildwiedergabesystem in einer Überwachungszentrale übertragen. Dabei werden die übertragenen Videobilddaten und/oder Wärmebilddaten zur Ermittlung des Ist-Zustands der Oberleitungsanlage auf einem Bildschirm des Bildwiedergabesystems dargestellt. Hier kann die Überwachung durch einen Operator in einer Überwachungszentrale durch Inaugenscheinnahme der dargestellten Videobilddaten vorgenommen werden. Die Überwachungszentrale kann beispielsweise eine Autobahnleitzentrale sein, in der auch die Videobilddaten hinsichtlich der Verkehrssituationen ausgewertet werden. Der Operator erkennt auf dem Bildschirm mögliche Beschädigungen oder Störungen der Oberleitungsanlage und kann Maßnahmen zu deren Beseitigung einleiten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die erfassten Videobilddaten und/oder Wärmebilddaten an ein Bildauswertungssystem zur automatisierten Bildanalyse übertragen. Dabei werden die übertragenen Videobilddaten und/oder Wärmebilddaten zur Ermittlung des Ist-Zustands der Oberleitungsanlage mittels trainierter Bildauswertungsalgorithmen analysiert. Die automatisierte Bildanalyse kann den Operator in der Überwachungszentrale unterstützten, indem bestimmte Ist-Zustände als mögliche Beschädigung oder Störung von Komponenten der Oberleitungsanlage erkannt und dem Operator zur Evaluierung angezeigt werden. Bei hinreichend niedriger Fehlerquote kann die automatisierte Bildanalyse den Operator auch ganz ersetzen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Bildauswertungsalgorithmen eine Abweichung des ermittelten Ist-Zustands der Oberleitungsanlage von in einer Datenbank des Bildauswertungssystems gespeicherten Soll-Zuständen der Oberleitungsanlage berechnet. Vor Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Überwachungsverfahrens werden Bildauswertungsalgorithmen trainiert, indem eine Datenbasis an Soll-Zuständen der Oberleitungsanlage aufgenommen werden. Dabei gibt es Soll-Zustände für jede der Video- und/oder Wärmebildkameras, die einen projektierten Nenn-Zustand der Oberleitungsanlage sowie betriebsbedingt tolerierbare Lage-, Bewegungs- und Temperaturabweichungen. Die Datenbasis umfasst auch eine Vielzahl an Ist-Zuständen der Oberleitungsanlage, die einen Defekt oder eine Störung der Oberleitungsanlage charakterisieren, wobei diese Datenbasis im Betrieb der Oberleitungsanlage laufend durch neue Störungsbilder ergänzt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in der Datenbank Soll-Zustände der Oberleitungsanlage für unterschiedliche Betriebsparameter und/oder für unterschiedliche Umgebungsparameter gespeichert. Dabei werden die zur Ermittlung der Abweichung herangezogenen Soll-Zustände der Oberleitungsanlage in Abhängigkeit von gemessenen Betriebs- und/oder Umgebungsparametern ausgewählt. Unterschiedliche Soll-Zustände der Oberleitungsanlage können vorliegen bei betriebsbedingt unterschiedlichen Stromstärken, Spannungen oder Leistungen in der Oberleitung oder im Unterwerk der Oberleitungsanlage. Ebenso können unterschiedliche Soll-Zustände der Oberleitungsanlage vorliegen bei umgebungsbedingt unterschiedlichen Lufttemperaturen, Windgeschwindigkeiten, Niederschlägen oder dergleichen, die auf die Oberleitungsanlage einwirken. Durch Kombination der betriebs- und/oder umgebungsbedingt vorliegenden Felddaten mit den Video- und/oder Wärmebilddaten können dann neue Informationen zum Zustand der Oberleitungsanlage generiert werden. Mit diesem Zustand können Aussagen zu aktuell auftretenden Schäden und Störungen, aber auch zu zukünftig entstehenden Störungen erzeugt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Ist-Zustand eine Ruhelage und/oder ein Schwingungsverhalten von Streckenkomponenten der Oberleitungsanlage ermittelt. Eine kontinuierliche geometrische Erfassung der Ruhelage von Kettenwerken und/oder Quertrageinrichtungen und/oder Hängersäulen und/oder Spannvorrichtungen und/oder Streckentrennern und/oder Masten der Oberleitungsanlage wird mit der Ruhelage gemäß Soll-Zustand verglichen, um eine Fehlstellung, einen Defekt oder ein komplettes Fehlen festzustellen. So kann beispielsweise ein Riss eines Fahrdrahtes oder Tragseils erkannt werden. Es kann auch der Fahrdraht durch Video- und Wärmebildinformationen bei kontinuierlichem Stromfluss überwacht werden. Hinsichtlich der Lage des Fahrdrahtes ist dessen Soll-Zustand unter allen Betriebsparametern aufgrund der Projektierungsdaten beim Anlagendesign bekannt. Ändert sich die Lage außerhalb eines zulässigen Bereiches, zum Beispiel durch einen Fahrdrahtriss oder zu starken Eisbehang, kann ein Alarm ausgelöst werden. Alternativ können auch die Hängesäulen überwacht werden. Schwingen sie zu schnell oder verlassen sie den vorgegebenen Arbeitsbereich gemäß Soll-Zustand, könnte ein Fehler zu erwarten sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Ist-Zustand Personen und/oder Gegenstände in Überwachungsbereich der Oberleitungsanlage ermittelt. Hierdurch können Streckenkomponenten der Oberleitungsanlage gegen Vandalismus überwacht werden. Nähert sich eine auf Video- und/oder Wärmebild erkennbare Person den Streckenkästen an den Fahrleitungsmasten kann ein Alarm ausgelöst werden. Ebenso können störende Gegenstände im Bereich der Oberleitung, wie einwachsende oder umgestürzte Bäume, Pflanzenteile, Planen, Eisbehang und dergleichen, erkannt werden. Auch hier kann automatisch ein Alarm ausgelöst werden, um den Zustand zu verifizieren und erforderlichenfalls Maßnahmen zur Entfernung der Gegenstände eingeleitet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Ist-Zustand eine Anzahl an Stromabnehmerdurchgängen und/oder eine Anhubhöhe des Fahrdrahtes bei einem Stromabnehmerdurchgang ermittelt. Hierdurch lassen sich Rückschlüsse auf die Abnutzung der Fahrdrähte ziehen. Zusätzlich verändert der Fahrdraht während seiner Abnutzung bei ansonsten gleichen Umgebungsparametern seine statische Ruhelage. Die Kombination dieser Daten erlaubt eine deutlich komplexere Überwachung der Oberleitungsanlage, die eine umfangreiche Auswertung, insbesondere hinsichtlich Verschleißverhalten, Wartung und Instandhaltung, ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Ist-Zustand ein Auftreten eines Lichtbogens an der Oberleitungsanlage ermittelt. Wiederkehrend auftretende kurzzeitige Störungen, zum Beispiel Lichtbögen, können mit den Betriebsdaten aus der Oberleitungsanlage, etwa Strom, Spannung, Leistung und weiteren Sensordaten abgeglichen werden. Aus diesen Daten kann eine detailliertere Auswertung der Schwere der Störung und der möglichen Auswirkungen auf die Anlage erfolgen. Ab einer definierten Häufigkeit kann dann ein Alarm generiert und/oder die Anlage abgeschaltet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Ist-Zustand eine durch einen gezielt ausgelösten Stromfluss in der Oberleitung bewirkte Veränderung ihrer Wärmeverteilung und/oder ihrer Ruhelage ermittelt. Durch einen definiert eingeprägten Stromfluss kann die Ist-Veränderung der Fahrdrahtwärmeverteilung und/oder der Fahrdrahtlage geprüft und mit einer Soll-Veränderung, zum Beispiel einer Initialmessung nach Errichtung zuzüglich Abnutzung, abgeglichen werden. Überschreitet die Ist-Veränderung des Fahrdrahts die vorgegebenen Grenzwerte, muss die Oberleitungsanlage überprüft und gegebenenfalls nachjustiert oder instandgesetzt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Ist-Zustand eine Wärmeverteilung in der Oberleitung ermittelt. Aufgrund der elektrischen Verbrauchswerte im Unterwerk wird eine erwartete Wärmeausbildung im Fahrdraht errechnet. Ergeben die Wärmebilddaten bei der Überwachung eine erkennbare Abweichung vom Soll-Zustand, kann ein Alarm für eine mögliche Störung ausgelöst werden. Eine erhöhte Temperatur kann zum Beispiel auf eine Beeinträchtigung der Stromleitfähigkeit durch zu starken Abrieb des Fahrdrahts hinweisen. Eine zu niedrige Temperatur kann auf einen Defekt in der Spannungsversorgung oder auf einen Eisbelag auf dem Fahrdraht hindeuten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand des ermittelten Ist-Zustandes und/oder anhand der ermittelten Abweichung des Ist-Zustandes von einem der Soll-Zustände automatisiert eine Zustandsmeldung über festgestellten Verschleiß oder eine festgestellte Störung ausgelöst. Die automatisierte Ausgabe der Zustandsmeldung kann neben dem Ort des festgestellten Ereignisses und dem Zeitpunkt der Feststellung den konkreten Befund sowie mögliche Maßnahmen zu dessen Abhilfe enthalten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mittels der mindestens einen Videokamera Videobilddaten, welche die Fahrbahn und diese benutzende Straßenfahrzeuge wenigstens ausschnittsweise repräsentieren, erfasst. Dabei wird aus den erfassten Videobilddaten ein aktueller Verkehrszustand auf der Fahrbahn ermittelt. Hierdurch das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung eines Oberleitungszustands kombiniert werden mit einer Verkehrsüberwachung. So können mittels Bildauswertungsalgorithmen Vorfälle beziehungsweise Störfälle auf der Fahrbahn erkannt werden, beispielsweise Verkehrsstaus oder Unfälle oder durch zusätzliche Auswertung von Wärmebildern auch Fahrzeugbrände.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen, in deren
- 1 ein Überwachungssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens
schematisch veranschaulicht sind.
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Ein Überwachungssystem gemäß 1 ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Zustandsüberwachung einer entlang einer Fahrbahn 1 angeordneten Oberleitungsanlage 4 vorgesehen. Die Oberleitungsanlage 4 dient der Energieversorgung eines die Fahrbahn 1 benutzenden, elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenen Straßenfahrzeugs 2, beispielsweise eines Lastkraftwagens oder Busses. Die Oberleitungsanlage 4 weist eine oberhalb der Fahrbahn 1 verlaufende, zweipolige Oberleitung auf, die zwei parallel zueinander, auf gleicher Höhe über der Fahrbahn 1 und symmetrisch zu einer Fahrstreifenmitte angeordnete Fahrdrähte 5 umfasst. Jeder Fahrdraht 5 hängt über Hänger 7 an einem Tragseil 6 nach Art eines Kettenwerks 8. Die Fahrdrähte 5 könnten aber auch ohne Tragseile und Hänger befestigt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Kettenwerke 8 über Quertrageinrichtungen 9 an Masten 10 befestigt, die seitlich der Fahrbahn 1 stehen. Für einen Speiseabschnitt der Oberleitungsanlage 4 wird die elektrische Energie über ein Unterwerk 11 bereitgestellt, in dem Messgeräte zur Erfassung von aktuellen Betriebsdaten, insbesondere von Stromstärke, Spannung und Leistung zur Oberleitung, vorgesehen sind. Zur Energieeinspeisung werden die als Plus- und Minuspol ausgebildeten Fahrdrähte 5 der Kettenwerke 8 durch einen Stromabnehmer 3 des Straßenfahrzeugs 2 kontaktiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Umgebungssensorik 12 zur Erfassung von Umgebungsdaten, insbesondere von Lufttemperatur und Windgeschwindigkeit, am Mast 10 angebracht. Die Umgebungsdaten können auch aus anderen Informationsquellen beschafft werden.
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Das Überwachungssystem umfasst streckenseitig ein Bildaufnahmesystems 13 mit im Bereich der Fahrbahn 1 installierten Videokameras 14 zur Erfassung von Videobilddaten. Es kann zusätzlich Wärmebildkameras 15 zur Erfassung von Wärmebilddaten umfassen, die beispielsweise mit den Videokameras 14 an einem Kameramast, einem Oberleitungsmast, einer Quertrageinrichtung, einer Schilderbrücke oder einem sonstigen Brückenbauwerk installiert sind. Die Video- und Wärmebilddaten repräsentieren einen gewissen Ausschnitt der Oberleitungsanlage 4, der durch Standort, Ausrichtung, Sichtfeld und -weite der jeweiligen Kamera 14 bzw. 15 festgelegt ist.
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Das Überwachungssystem umfasst in einer Überwachungszentrale 16 ein Bildwiedergabesystem 17, welches zur Darstellung der erfassten Video- und Wärmebilddaten auf einem Bildschirm 18 vorgesehen ist. Es umfasst ferner ein Bildauswertungssystem 19 zur automatisierten Bildanalyse mittels trainierter Bildauswertungsalgorithmen, welche auf Datenverarbeitungsmittel 20 des Bildauswertungssystems 19 ausgeführt werden. Die Datenverarbeitungsmittel 20 sind mit einer Datenbank 21 des Bildauswertungssystems 19 verbunden, in der Soll-Zustände der Oberleitungsanlage 4 gespeichert sind. Für jede Videokamera 14 und für jede Wärmebildkamera 15 können in der Datenbank 21 Soll-Zustände der Oberleitungsanlage 4 für unterschiedliche Betriebsparameter und für unterschiedliche Umgebungsparameter gespeichert sein. Als Soll-Zustände können parameterabhängig eine Ruhelage und/oder ein Schwingungsverhalten von Streckenkomponenten der Oberleitungsanlage 4, insbesondere von Kettenwerken 8 und/oder Quertrageinrichtungen 9 und/oder Hängersäulen und/oder Spannvorrichtungen und/oder Streckentrennern und/oder Masten 10 der Oberleitungsanlage 4 gespeichert sein. Ebenso kann für einen Überwachungsbereich der Oberleitungsanlage 4 als Soll-Zustand gespeichert sein, dass darin Personen und/oder störende Gegenstände nicht präsent sind. Als Soll-Zustand kann auch eine bestimmte Anhubhöhe des Fahrdrahtes 5 bei einem Stromabnehmerdurchgang gespeichert sein. Auch kann die Abwesenheit von Lichtbögen an der Oberleitungsanlage 4 als Soll-Zustand hinterlegt sein. Des Weiteren kann als Soll-Zustand eine durch einen gezielt ausgelösten Stromfluss in der Oberleitung 5 bewirkte Veränderung ihrer Ruhelage gespeichert sein. Schließlich kann als Soll-Zustand eine bestimmte Wärmeverteilung in der Oberleitung 5 in der Datenbank 21 abgelegt sein.
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Gemäß 2 werden bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Schritt V mittels der Videokameras 14 Videobilddaten und in einem Schritt W mittels der Wärmebildkameras 15 Wärmebilddaten von Ausschnitten der Oberleitungsanlage 4 erfasst. Die erfassten Video- und Wärmebilddaten können an das Bildwiedergabesystem 17 übertragen werden, wo sie zur Ermittlung des Ist-Zustandes der Oberleitungsanlage 4 in einem Schritt M auf dem Bildschirm 18 dargestellt werden. Der aktuelle Ist-Zustand ist durch Beobachten der Bilddarstellungen durch einen Operator erfassbar, der den Soll-Zustand der Oberleitungsanlage 4 aus Sachkenntnis und Erfahrung kennt.
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Die erfassten Video- und Wärmebilddaten können gemäß 2 zusätzlich oder ausschließlich an das Bildauswertungssystem 19 zur automatisierten Bildanalyse übertragen werden, wo sie zur Ermittlung des Ist-Zustandes der Oberleitungsanlage 4 in einem Schritt A mittels trainierter Bildauswertungsalgorithmen analysiert werden. Mittels der Bildauswertungsalgorithmen wird dabei eine Abweichung des ermittelten Ist-Zustands der Oberleitungsanlage 4 von in der Datenbank 21 gespeicherten Soll-Zuständen der Oberleitungsanlage 4 berechnet. Um beim Vergleich die den vorliegenden Betriebs- und Umgebungsparametern entsprechenden Soll-Zustände zugrunde zu legen, werden in einem Schritt B aktuelle Betriebsparameter, wie elektrische Größen im Unterwerk 11, und in einem Schritt U aktuelle Umgebungsparameter, wie Wetterdaten, gemessen und an den Datenverarbeitungsmitteln 20 zugeführt. Anhand des ermittelten Ist-Zustandes und/oder anhand der ermittelten Abweichung des Ist-Zustandes von einem der Soll-Zustände kann dann in einem Schritt Z automatisiert eine Zustandsmeldung über festgestellten Verschleiß oder eine festgestellte Störung ausgelöst werden.
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So kann beispielsweise als Ist-Zustand eine Ruhelage und/oder ein Schwingungsverhalten von Streckenkomponenten der Oberleitungsanlage 4, insbesondere von Kettenwerken 8 und/oder Quertrageinrichtungen 9 und/oder Hängersäulen und/oder Spannvorrichtungen und/oder Streckentrennern und/oder Masten 10 und dergleichen, ermittelt werden, um festzustellen, ob und gegebenenfalls wie stark dieser vom Soll-Zustand abweicht. Ebenso kann als Ist-Zustand eine Anwesenheit von Personen in einem zu überwachenden Zutrittsbereich der Oberleitungsanlage 4 ermittelt werden, um Vandalismus oder Gefahrensituationen entgegenwirken zu können. Als Ist-Zustand kann auch eine Anzahl an Stromabnehmerdurchgängen und/oder eine Anhubhöhe des Fahrdrahtes 5 bei einem Stromabnehmerdurchgang ermittelt werden, was Rückschlüsse auf den Verschleißzustand des Fahrdrahtes 5 zulässt. Des Weiteren kann als Ist-Zustand ein Auftreten eines Lichtbogens an der Oberleitungsanlage 4 ermittelt werden, woraus sich der Ort einer möglichen Störstelle ableiten lässt. Dann kann als Ist-Zustand auch eine durch einen gezielt ausgelösten Stromfluss in der Oberleitung 5 bewirkte Veränderung ihrer Ruhelage ermittelt werden, um aus dem beobachteten Verhalten auf den Verschließzustand zu schließen. Schließlich kann als Ist-Zustand eine Wärmeverteilung in der Oberleitung 5 ermittelt werden, um aus möglichen Überhitzungsstellen auf Störungen rückzuschließen.
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In dem Schritt V können von Videokameras 14 auch Videobilddaten erfasst werden, welche die Fahrbahn 1 und diese benutzende Straßenfahrzeuge 2 wenigstens ausschnittsweise repräsentieren. Aus den erfassten Videobilddaten kann im Schritt A ein aktueller Verkehrszustand auf der Fahrbahn 1, wie zum Beispiel ein Verkehrsstau oder ein brennendes Fahrzeug, ermittelt und im Schritt Z als Zustandsmeldung über die Verkehrssituation ausgegeben werden. In diesem Fall kann für das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren in vorteilhafter Weise ein bereits installiertes Automatisches Störfallerkennungssystem für Fernstraßen oder Autobahnen eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007015576 A1 [0004]
- DE 102006031919 A1 [0005]
- WO 2008/095739 A1 [0006]
- DE 102010041715 A1 [0007]
