DE102021208395A1 - System for detecting a state of wear of a pantograph, pantograph with such a system, and traction vehicle with such a pantograph - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein System (30) zur Erfassung eines Verschleißzustandes eines auf einem elektrischen Triebfahrzeug (1) angeordneten Stromabnehmers (8). Der Stromabnehmer (8) weist mindestens ein zur Kontaktierung eines Fahrdrahtes (3) einer Oberleitungsanlage vorgesehenes Schleifkontaktstück (19) auf. Das System (30) umfasst mindestens einen eine Referenzfläche (35) aufweisenden Bezugskörper (33, 34, 34a bis 34d), welcher derart fest mit dem Stromabnehmer (8) verbunden ist, dass während der Fahrt des Triebfahrzeugs (1) zwischen Schleifkontaktstück (19) und Referenzfläche (35) eine feste Relativlage besteht. Es umfasst ferner eine Sensoreinrichtung (31), die derart streckenseitig angeordnet und dazu ausgebildet ist, mittels eines lenkbaren Abtaststrahls (32) ein Höhenprofil (h) des Schleifkontaktstückes (19) über der Referenzfläche (35) zu erfassen. Dabei ist mit der Sensoreinrichtung (31) eine Auswertungseinheit (37) verbunden, mittels der aus dem erfassten Höhenprofil (h) einen Verschleißzustand des Schleifkontaktstückes (19) repräsentierende Zustandsdaten ermittelbar sind. Hierdurch sind die Zustandsdaten einfacher und sicherer erfassbar.The invention relates to a system (30) for detecting the state of wear of a current collector (8) arranged on an electric traction vehicle (1). The pantograph (8) has at least one sliding contact piece (19) provided for contacting a contact wire (3) of an overhead line system. The system (30) comprises at least one reference body (33, 34, 34a to 34d) which has a reference surface (35) and is firmly connected to the pantograph (8) in such a way that while the traction vehicle (1) is moving between the sliding contact piece (19 ) and reference surface (35) there is a fixed relative position. It also includes a sensor device (31) which is arranged on the track side and designed to detect a height profile (h) of the sliding contact piece (19) above the reference surface (35) by means of a steerable scanning beam (32). An evaluation unit (37) is connected to the sensor device (31), by means of which status data representing a wear status of the sliding contact piece (19) can be determined from the recorded height profile (h). As a result, the status data can be recorded more simply and reliably.
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Erfassung eines Verschleißzustandes eines auf einem elektrischen Triebfahrzeug angeordneten Stromabnehmers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a system for detecting a state of wear of a pantograph arranged on an electric traction vehicle according to the preamble of patent claim 1.
Stromabnehmer zur Energieeinspeisung aus einer elektrischen Oberleitungsanlage kommen seit langem für elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge der Eisenbahnen in Form von Scheren- oder Halbscherenstromabnehmern zum Einsatz. Auch bei spurgebundenen Oberleitungsbussen sind Stromabnehmer in Form von Stangenstromabnehmern lange bekannt. Seit geraumer Zeit werden Stromabnehmer auch für elektrisch oder dieselelektrisch angetriebene Straßenfahrzeuge, insbesondere für schwere Nutzfahrzeuge, wie Lastkraftwagen, Sattelzüge und Zugmaschinen, erprobt. Stromabnehmer für all diese elektrischen Triebfahrzeuge umfassen eine Schleifleiste oder einen Schleifschuh mit einem elektrisch leitfähigen Schleifkontaktstück. Das Schleifkontaktstück ist im Betrieb des Triebfahrzeugs zur Energieübertragung an einen Fahrdraht der Oberleitungsanlage andrückbar, welches dadurch einem Materialverschleiß unterworfen ist und daher spätestens nach einer gewissen Standzeit, bei Beschädigungen auch früher, ausgetauscht werden muss. Mittels einer Sensoreinrichtung können den Verschleißzustand des Schleifkontaktstückes repräsentierende Zustandsdaten erfasst werden, um einen Wartungs- bzw. Instandhaltungsbedarf zu ermitteln und um gegebenenfalls Triebfahrzeugen mit verschlissenen Stromabnehmern den Betrieb an der Oberleitungsanlage zu untersagen.Current collectors for supplying energy from an electrical catenary system have long been used for electrically driven rail vehicles on the railways in the form of scissor or semi-scissor pantographs. Pantographs in the form of pole pantographs have also been known for a long time in track-bound trolleybuses. For some time now, pantographs have also been tested for electrically or diesel-electrically driven road vehicles, in particular for heavy commercial vehicles such as trucks, articulated lorries and tractor units. Current collectors for all of these electric traction vehicles include a contact strip or a contact shoe with an electrically conductive sliding contact piece. During operation of the traction vehicle, the sliding contact piece can be pressed against a contact wire of the overhead line system for energy transmission, which is thereby subject to material wear and must therefore be replaced at the latest after a certain idle time, or earlier if damaged. Status data representing the wear status of the sliding contact piece can be recorded by means of a sensor device in order to determine a maintenance or repair requirement and, if necessary, to prohibit locomotives with worn pantographs from operating on the overhead line system.
Die Offenlegungsschrift
Aus der internationalen Anmeldung
Häufig ist die Qualität der aufgenommenen Videobilder nicht hoch genug, dass eine automatisierte Erkennung des Verschließzustandes des Schleifkontaktstückes sicher möglich ist. Es muss vielmehr auf die Inaugenscheinnahme der Videobilder durch erfahrenes Wartungspersonal zurückgegriffen werden, was die Zustandserfassung eines Stromabnehmers zeitintensiv und kostenaufwändig macht.The quality of the recorded video images is often not high enough for automated detection of the closed state of the sliding contact piece to be reliably possible. Rather, it is necessary to resort to visual inspection of the video images by experienced maintenance personnel, which makes detecting the condition of a pantograph time-consuming and costly.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen System der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem einen Verschleißzustand von Schleifkontaktstücken repräsentierende Zustandsdaten einfacher und sicherer erfassbar sind.The invention is therefore based on the object of providing a system of the type mentioned at the outset with which status data representing a wear status of sliding contact pieces can be recorded more simply and reliably.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes System mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegeben Merkmalen.The object is achieved by a generic system with the features specified in the characterizing part of patent claim 1.
Ein gattungsgemäßes System zur Erfassung eines Verschleißzustandes eines auf einem elektrischen Triebfahrzeug angeordneten Stromabnehmers, welcher mindestens ein zur Kontaktierung eines Fahrdrahtes einer Oberleitungsanlage vorgesehenes Schleifkotaktstück aufweist, umfasst eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von den Verschleißzustand des Schleifkontaktstückes repräsentierenden Zustandsdaten. Das Triebfahrzeug kann als Straßen- oder Schienenfahrzeug ausgebildet sein und elektrisch oder hybridelektrisch angetrieben sein. Zur Einspeisung von elektrischer Traktionsenergie aus einer zwei- oder einpoligen Oberleitungsanlage ist das Triebfahrzeug mit einem Stromabnehmer ausgerüstet, der ein aufrichtbares Traggestänge aufweist, beispielsweise in Form einer pantografenartigen Halbschere oder Schere oder auch in Form von aufstellbaren Stangen. Das Traggestänge kann Schleifschuhe oder eine Kontaktwippe mit länglichen Schleifleisten tragen, welche ein kohlehaltiges Schleifkontaktstück tragen, um einen elektrischen Kontakt zur Energieübertragung mit dem oder den Fahrdrähten herzustellen. Insbesondere das Schleifkontaktstück unterliegt durch den betriebsgemäßen Abschliff durch den Fahrdrahtkontakt an seiner oberseitigen Kontaktfläche sowie durch bei schnellem oder hartem Kontaktschluss entstehenden Ausbrüchen und Abplatzungen einem Materialverschleiß. A generic system for detecting a state of wear of a pantograph arranged on an electric traction vehicle, which has at least one piece of sliding contact intended for contacting a contact wire of an overhead line system, comprises a sensor device for acquiring status data representing the state of wear of the sliding contact piece. The traction vehicle can be designed as a road or rail vehicle and can be driven electrically or hybrid-electrically. In order to feed in electrical traction energy from a two-pole or one-pole catenary system, the traction vehicle is equipped with a current equipped customer, which has an erectable support linkage, for example in the form of a pantograph-like half scissors or scissors or in the form of erectable rods. The supporting linkage can carry sliding shoes or a contact rocker with elongated sliding strips, which carry a carbon-containing sliding contact piece in order to establish electrical contact for energy transmission with the contact wire or wires. The sliding contact piece in particular is subject to material wear as a result of normal abrasion caused by contact with the contact wire on its upper-side contact surface, as well as breakouts and spalling that occur when contact is made quickly or hard.
Dieser Materialverschleiß wird durch eine Sensoreinrichtung überwacht, wofür den Verschleißzustand des Schleifkontaktstückes repräsentierende Zustandsdaten erfasst werden.This material wear is monitored by a sensor device, for which purpose data representing the state of wear of the sliding contact piece are recorded.
Erfindungsgemäß umfasst das Erfassungssystem mindestens einen, also einen oder mehrere Bezugskörper. Jeder Bezugskörper weist eine Referenzfläche auf und ist derart fest mit dem Stromabnehmer verbunden, dass während der Fahrt des Triebfahrzeugs zwischen Schleifkontaktstück und Referenzfläche eine feste Relativlage besteht. Die Referenzfläche ist vorzugsweise eben ausgebildet und dient als Vergleichsniveau für Abstandsmessungen der Sensoreinrichtung. Die Sensoreinrichtung ist derart streckenseitig angeordnet und dazu ausgebildet, mittels eines lenkbaren Abtaststrahls ein Höhenprofil des Schleifkontaktstückes über der Referenzfläche zu erfassen. Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise auf einem an einer Fahrstrecke für ein Triebfahrzeug aufgestelltes Messportal angeordnet sein, so dass die Sensoreinrichtung den Abtaststrahl vertikal von oben auf Schleifkontaktstücke von passierenden Triebfahrzeugen richten kann. Die Sensoreinrichtung ist vorzugsweise zur elektrooptischen Abstandmessung eingerichtet, die durch Laufzeitmessung, Phasenlagemessung, Triangulation oder durch ein Lichtschnittverfahren ein Abstandsprofil zu den Objektflächen in ihrem Messbereichs erfasst. Durch Abtasten der im Messbereich liegenden Oberflächen wird ein Höhenprofil erfasst, in welchem die Referenzfläche eines Bezugskörpers als deutlich erfassbare Vergleichsniveau dient. Mit der Sensoreinrichtung ist eine Auswertungseinheit verbunden, mittels der aus dem erfassten Höhenprofil die Zustandsdaten des Schleifkontaktstückes ermittelbar sind. Als Zustandsdaten können ein Höhenverlauf der Kontaktfläche als verbliebene Verschließreserve des Schleifkontaktstückes, die Lage möglicher Brüche im oder Ausbrüche aus dem Schleifkontaktstück oder die Lage des Schleifkontaktstückes als Ganzes auf dem Stromabnehmer gewonnen werden. Hierzu kann die Auswertungseinheit eine Speichereinheit mit Referenzprofilen und Referenzlagen von unverschlissenen und ordnungsgemäß angeordneten Schleifkontaktstücken als Referenzdaten hinterlegt sein. Eine Vergleichseinheit der Auswertungseinheit kann durch Vergleich der erfassten Höhenprofile mit den Referenzdaten die Zustandsdaten des Schleifkontaktstückes ermitteln.According to the invention, the detection system comprises at least one, ie one or more, reference bodies. Each reference body has a reference surface and is firmly connected to the pantograph in such a way that there is a fixed relative position between the sliding contact piece and the reference surface while the traction vehicle is moving. The reference surface is preferably flat and serves as a comparison level for distance measurements of the sensor device. The sensor device is arranged on the track side and designed to detect a height profile of the sliding contact piece over the reference surface by means of a steerable scanning beam. The sensor device can be arranged, for example, on a measuring portal set up on a route for a traction vehicle, so that the sensor device can direct the scanning beam vertically from above onto sliding contact pieces of passing traction vehicles. The sensor device is preferably set up for electro-optical distance measurement, which detects a distance profile to the object surfaces in its measuring range by propagation time measurement, phase position measurement, triangulation or by a light section method. By scanning the surfaces in the measuring range, a height profile is recorded, in which the reference surface of a reference body serves as a clearly detectable comparison level. An evaluation unit is connected to the sensor device, by means of which the status data of the sliding contact piece can be determined from the recorded height profile. A height profile of the contact surface as the remaining closing reserve of the sliding contact piece, the position of possible fractures in or out of the sliding contact piece or the position of the sliding contact piece as a whole on the pantograph can be obtained as status data. For this purpose, the evaluation unit can be stored as reference data in a memory unit with reference profiles and reference positions of unworn and properly arranged sliding contact pieces. A comparison unit of the evaluation unit can determine the status data of the sliding contact piece by comparing the detected height profiles with the reference data.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist der Bezugskörper an einem im Bereich eines das Schleifkontaktstück fixierenden Trägerprofils befestigt. Die Referenzfläche wird hier durch eine plane Oberfläche des Bezugskörpers gebildet, der seitlich über das Trägerprofil hinausragt. Die Referenzfläche liegt damit auf Höhe der Unterkante des Trägerprofils. In dieser Ausführung ist eine Referenzfläche gebildet, auf die Bauformen an Trägerprofilen mit Schleifkontaktstücken aufsetzbar sind, welche eine standardisierte Trägerprofilhöhe aufweisen. Damit ergibt sich aus dem Höhenprofil über Referenzfläche die verbleibende Verschleißreserve an Schleifkontaktstückmaterial durch Subtraktion der Trägerprofilhöhe. Werden andere Trägerprofilhöhen verwendet, ist die in der Auswertungseinheit zu hinterlegen.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the reference body is fastened to a carrier profile which fixes the sliding contact piece in place. The reference surface is formed here by a flat surface of the reference body, which protrudes laterally beyond the carrier profile. The reference surface is therefore at the height of the lower edge of the carrier profile. In this embodiment, a reference surface is formed on which designs of carrier profiles with sliding contact pieces can be placed, which have a standardized carrier profile height. The remaining wear reserve of sliding contact piece material thus results from the height profile over the reference surface by subtracting the carrier profile height. If other carrier profile heights are used, they must be stored in the evaluation unit.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Referenzfläche am Übergang von Trägerprofil zu Schleifkontaktstück angeordnet. In dieser Ausführung kann der Bezugskörper zwei Schenkel aufweisen, die das Trägerprofil U-förmig umgreifen, so dass die durch die Oberseiten der Schenkel gebildete Referenzfläche auf Höhe der Unterseite des Schleifkontaktstückes liegen. Dies setzt zwar voraus, dass bei einem Wechsel stets auf mit dem Bezugskörper maßlich kompatible Trägerprofile mit Schleifkontaktstücken zu verwenden sind, aber das Höhenprofil und damit die Verschleißreserve an Schleifkontaktstückmaterial ergibt sich messtechnisch unmittelbar aus der Differenz der Messabstände zwischen der Kontaktfläche des Schleifkontaktstückes und der Referenzfläche.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the reference surface is arranged at the transition from the carrier profile to the sliding contact piece. In this embodiment, the reference body can have two legs which enclose the carrier profile in a U-shape, so that the reference surface formed by the upper sides of the legs is level with the underside of the sliding contact piece. Although this presupposes that, when changing, carrier profiles with sliding contact pieces that are dimensionally compatible with the reference body are always to be used, the height profile and thus the wear reserve of sliding contact piece material results metrologically directly from the difference in the measuring distances between the contact surface of the sliding contact piece and the reference surface.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist der Bezugskörper an einer das Trägerprofil abstützenden Tragstruktur des Stromabnehmers befestigt. Durch diese Befestigung des Bezugskörpers wird die Masse der beispielsweise als Schleifleiste ausgebildeten Kombination aus Schleifkontaktstück und Trägerprofil nicht unnötig erhöht. Auch muss dadurch das Design bzw. die äußere Form des Trägerprofils nicht für eine Befestigung von Bezugskörpern vorgegeben werden. So kann beispielsweise ein kleiner und leichter Bezugskörper direkt an den beiden Aufnahmepunkten der Kontaktwippe für das Trägerprofil befestigt sein, um die für die Abtastmessung erforderliche Referenzfläche bereitzustellen.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the reference body is fastened to a carrying structure of the current collector that supports the carrier profile. This fastening of the reference body does not unnecessarily increase the mass of the combination of sliding contact piece and carrier profile, which is designed as a sliding strip, for example. As a result, the design or the outer shape of the carrier profile does not have to be specified for attachment of reference bodies. For example, a small and lightweight reference body can be attached directly to the two mounting points of the contact rocker for the carrier profile in order to provide the reference surface required for the scanning measurement.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist der Abtaststrahl der Sensoreinrichtung als Laserstrahl ausgebildet. Die Sensoreinrichtung kann als 3D-Laserschnittsensor mit einem hochfrequent abtastenden Linienlaser ausgebildet sein. Das damit durchführbare Laserschnittverfahren ist an sich bekannt, gut verfügbar und weist die für die Höhenprofilerfassung erforderliche Messgenauigkeit auf.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the scanning beam of the sensor device is designed as a laser beam. The sensor device can be designed as a 3D laser cut sensor with a high-frequency scanning line laser. The laser cutting method that can be carried out in this way is known per se, is readily available and has the measurement accuracy required for recording the height profile.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist der Bezugskörper ein durch die Sensoreinrichtung erfassbares Identifikationsmerkmal auf. Durch eine eindeutige Identifizierung aller Bezugskörper durch die Sensoreinrichtung können als Zustandsdaten die genauen Lagen von Schäden an einem Schleifkontaktstück oder auch von anderen Komponenten des Stromabnehmers, beispielsweise einer die Schleifkontaktstücke tragende Kontaktwippe, in seitlicher bzw. lateraler Richtung noch genauer zugeordnet werden. Zudem ist es bei einer Fehlmessung eines der Bezugskörper nicht unklar, zu welcher Position innerhalb des Stromabnehmers die weiteren erkannten Bezugskörper gehören, da die Bezugskörper aufgrund ihres Identifikationsmerkmals voneinander unterschieden werden können. Das Identifikationsmerkmal kann beispielsweise durch ein in die Referenzfläche eingraviertes Muster gebildet sein.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the reference body has an identification feature that can be detected by the sensor device. By clearly identifying all reference bodies by the sensor device, the exact locations of damage to a sliding contact piece or other components of the pantograph, for example a contact rocker carrying the sliding contact pieces, can be assigned even more precisely in the lateral direction as status data. In addition, if one of the reference bodies is incorrectly measured, it is not unclear to which position within the pantograph the further recognized reference bodies belong, since the reference bodies can be distinguished from one another on the basis of their identification feature. The identification feature can be formed, for example, by a pattern engraved into the reference surface.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Identifikationsmerkmal durch eine Außenkontur des Bezugskörpers gebildet. Beispielsweise können an den Seitenflächen der Bezugskörper vertikal eingefräste Nuten in Breite und/oder Abstand derart variieren, dass ein dadurch entstandenes und von ober durch die Sensoreinrichtung erfassbares Muster der Außenkontur den jeweiligen Bezugskörper eindeutig identifiziert. Eine solche Außenkontur ist einfach herstellbar.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the identification feature is formed by an outer contour of the reference body. For example, grooves milled vertically on the side faces of the reference bodies can vary in width and/or spacing in such a way that a pattern of the outer contour that results and can be detected from above by the sensor device uniquely identifies the respective reference body. Such an outer contour is easy to produce.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Auswertungseinheit dazu ausgebildet, die seitliche Lage des Höhenprofils anhand der seitlichen Lage eines oder mehrerer Bezugskörper zu ermitteln. Als zusätzliche Zustandsdaten werden hierdurch der örtliche Verlauf der Verschleißreserve, also der tatsächlichen noch verfügbaren Materialhöhe des Schleifkontaktstückes, ermittelt. Des Weiteren kann die Lage insbesondere von lokalen Ausbrüchen oder Abplatzungen von Schleifkontaktstückmaterial - beispielsweise aus dessen Vorder- oder Hinterkante - durch Lagevergleich mit den Bezugskörpern als Zustandsdaten ermittelt werden.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the evaluation unit is designed to determine the lateral position of the height profile based on the lateral position of one or more reference bodies. The local progression of the wear reserve, ie the actually still available material height of the sliding contact piece, is thereby determined as additional status data. Furthermore, the position, in particular of local breakouts or spalling of sliding contact piece material—for example, from its front or rear edge—can be determined as state data by comparing the position with the reference bodies.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Auswertungseinheit dazu ausgebildet, die seitliche Lage des Schleifkontaktstückes anhand der seitlichen Lage eines oder mehrerer Bezugskörper zu ermitteln. Die erfasste Ist-Seitenlage des Schleifkontaktstückes im Vergleich zu einer in der Auswertungseinheit hinterlegten Soll-Seitenlage bilden wichtige Zustandsdaten, die Auskunft über eine mögliche Fehlstellung des Schleifkontaktstückes geben können. Dieses Prinzip kann auch auf andere Bauteile und Komponenten im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung angewandt werden, so dass Fehlstellungen oder ein vollständiges Fehlen dieser Bauteile oder Komponenten detektiert werden können.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the evaluation unit is designed to determine the lateral position of the sliding contact piece using the lateral position of one or more reference bodies. The detected actual lateral position of the sliding contact piece compared to a desired lateral position stored in the evaluation unit form important status data that can provide information about a possible incorrect position of the sliding contact piece. This principle can also be applied to other parts and components in the detection area of the sensor device, so that misalignments or a complete absence of these parts or components can be detected.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Auswertungseinheit dazu ausgebildet, die seitliche Lage des Fahrdrahtes relativ zum Schleifkontaktstück zu ermitteln. Das erfasste Höhenprofil weist dort, wo der Fahrdraht auf dem Schleifkontaktstück aufliegt, eine deutliche Erhöhung gegenüber der Kontaktfläche des Schleifkontaktstückes in der Breite und Höhe des Fahrdrahtes auf. Aus den bekannten Einbauorten der Bezugskörper und aus deren bekannten Lagen relativ zur Fahrzeuglängsmitte einerseits und andererseits aus der seitlichen Lage des Fahrdrahtes relativ zum Schleifkontaktstück kann als zusätzliche Information die augenblickliche Relativlage des Triebfahrzeugs zu dem oder den Fahrdrähten der Oberleitungsanlage gewonnen werden. Insbesondere bei nicht spurgebundenen Triebfahrzeugen, wie Straßenfahrzeugen, kann die Relativlageinformation zu Lenkeingriffen genutzt werden, um den Kontakt zu den Fahrdrähten nicht zu verlieren.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the evaluation unit is designed to determine the lateral position of the contact wire relative to the sliding contact piece. Where the contact wire rests on the sliding contact piece, the recorded height profile shows a significant increase in width and height of the contact wire compared to the contact surface of the sliding contact piece. From the known installation locations of the reference bodies and from their known positions relative to the longitudinal center of the vehicle on the one hand and on the other hand from the lateral position of the contact wire relative to the sliding contact piece, the current position of the traction vehicle relative to the contact wire(s) of the overhead line system can be obtained as additional information. The relative position information can be used for steering interventions, in particular in the case of non-track-bound traction vehicles, such as road vehicles, in order not to lose contact with the contact wires.
Die Erfindung betrifft ferner einen Stromabnehmer für ein elektrisches Triebfahrzeug nach Anspruch 11, der mindestens ein zur elektrischen Kontaktierung eines Fahrdrahtes einer Oberleitungsanlage vorgesehenes Schleifkontaktstück und ein System zur Erfassung eines Verschleißzustandes nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.The invention also relates to a current collector for an electric traction vehicle according to
Die Erfindung betrifft außerdem ein Triebfahrzeug mit einem Stromabnehmer nach Anspruch 12.The invention also relates to a traction vehicle with a pantograph according to
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen, in deren
-
1 eine Seitenansicht eines Triebfahrzeugs mit einem eine Oberleitungsanlage kontaktierenden Stromabnehmer, -
2 eine perspektivische Ansicht des Stromabnehmers aus1 , -
3 eine Frontansicht einer Schleifleiste desStromabnehmers aus 2 , -
4 eine Draufsicht derSchleifleiste aus 3 , -
5 ein Querschnitt durch dieSchleifleiste aus 2 , -
6 eine Frontansicht einer unter einer Sensoreinrichtung befindlichen Schleifleiste, -
7 ein Querschnitt durch dieSchleifleiste aus 2 mit einem Bezugskörper einer ersten Ausführung, -
8 ein Querschnitt durch dieSchleifleiste aus 2 mit einem Bezugskörper einer zweiten Ausführung, -
9 eine perspektivische Darstellung einer für einen Bezugskörper an einer Schleifleiste vorgesehenen Befestigungsstelle, -
10 eine Draufsicht auf eine Kontaktwippe des Stromabnehmers mit zwei Schleifleisten und vier Bezugskörpern, und -
11 eine perspektivische Darstellung eines Bezugskörpers
-
1 a side view of a traction vehicle with a pantograph contacting an overhead line system, -
2 a perspective view of the pantograph1 , -
3 a front view of a contact strip of thepantograph 2 , -
4 a top view of thecontact strip 3 , -
5 a cross-section through thecontact strip 2 , -
6 a front view of a contact strip located under a sensor device, -
7 a cross-section through thecontact strip 2 with a reference body of a first embodiment, -
8th a cross-section through thecontact strip 2 with a reference body of a second embodiment, -
9 a perspective view of an attachment point provided for a reference body on a contact strip, -
10 a top view of a contact rocker of the pantograph with two contact strips and four reference bodies, and -
11 a perspective view of a reference body
schematisch veranschaulicht sind.are illustrated schematically.
Gemäß
Unter zusätzlichem Verweis auf
Jede Schleifleiste 15 umfasst gemäß
Der im Fahrbetrieb des Triebfahrzeugs 1 auftretende Materialverschleiß des Schleifkontaktstückes 19 aber auch eine Fehlstellung des Schleifkontaktstückes 19 werden durch ein erfindungsgemäßes System 30 gemäß
Gemäß
Eine Sensoreinrichtung 31 des Erfassungssystems 30 ist beispielsweise an einem streckenseitigen Messportal angeordnet, welches vor Beginn eines elektrifizierten Streckenabschnitts mit Fahrdrähten 3 aber auch an geeigneten Messstellen auf dem Streckenabschnitt aufgestellt sein kann. Ein Messportal kann die gesamte Fahrbahn brückenartig überspannen oder durch einen seitlichen Mast mit Ausleger gebildet sein. Die Sensoreinrichtung 31 ist vorzugsweise als Laserscanner mit einem lenkbaren durch einen Laserstrahl gebildeten Abtaststrahl 32 ausgeführt. Es eignen sich aber auch andere elektrooptische Sensoreinrichtungen mit lenkbarem Abtaststrahl. Der Laserscanner ist ein 3D-Laserschnittsensor mit einem hochfrequent abtastenden Linienlaser, mittels dessen ein Höhenprofil des Schleifkontaktstückes 19 über der Referenzfläche 35 erfasst werden kann. Dazu ist die Sensoreinrichtung 31 gemäß
Der Messbereich der Sensoreinrichtung 31 liegt gemäß
Gemäß
Gemäß
Mit der Sensoreinrichtung 31 ist erfindungsgemäß eine Auswertungseinheit 37 verbunden, mittels der aus dem erfassten Höhenprofil h die Zustandsdaten des Schleifkontaktstückes 19 ermittelbar sind. Als Zustandsdaten können ein Höhenverlauf der Kontaktfläche 21 und daraus die verbliebene Verschließreserve des Schleifkontaktstückes 19, die Lage möglicher Brüche im oder Ausbrüche aus dem Schleifkontaktstück 19 oder die Lage des Schleifkontaktstückes 19 als Ganzes auf dem Stromabnehmer 8 gewonnen werden. Hierzu kann die Auswertungseinheit 37 eine nicht dargestellte Speichereinheit mit Referenzprofilen und Referenzlagen von unverschlissenen und ordnungsgemäß angeordneten Schleifkontaktstücken 19 als Referenzdaten aufweisen. Eine ebenfalls nicht dargestellte Vergleichseinheit der Auswertungseinheit 37 kann durch Vergleich der erfassten Höhenprofile h mit den Referenzdaten die Zustandsdaten des Schleifkontaktstücks 19 ermitteln.According to the invention, an
Die Auswertungseinheit 37 ist insbesondere dazu ausgebildet, die seitliche Lage des Höhenprofils h anhand der seitlichen Lage eines oder mehrerer Bezugskörper 33, 34, 34a bis 34d zu ermitteln. Als zusätzliche Zustandsdaten werden hierdurch der örtliche Verlauf der Verschleißreserve V, also der tatsächlichen noch verfügbaren Materialhöhe des Schleifkontaktstückes 19, ermittelt. Des Weiteren kann die Lage insbesondere von lokalen Ausbrüchen oder Abplatzungen von Schleifkontaktstückmaterial - beispielsweise aus dessen Vorderkante 24 oder Hinterkante 25 - durch Lagevergleich mit den Bezugskörpern 33, 34, 34a bis 34d als Zustandsdaten ermittelt werden.The
Die Auswertungseinheit ist insbesondere auch dazu ausgebildet, die seitliche Lage des Schleifkontaktstückes 19 anhand der seitlichen Lage eines oder mehrerer Bezugskörper 33, 34, 34a bis 34d zu ermitteln. Die erfasste Ist-Seitenlage des Schleifkontaktstückes 19 im Vergleich zu einer in der Auswertungseinheit 37 hinterlegten Soll-Seitenlage bilden wichtige Zustandsdaten, die Auskunft über eine mögliche Fehlstellung des Schleifkontaktstückes 19 geben können. Dieses Prinzip kann auch auf andere Bauteile und Komponenten im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung 31 angewandt werden, so dass Fehlstellungen oder ein vollständiges Fehlen dieser Bauteile oder Komponenten detektiert werden können.The evaluation unit is also designed in particular to determine the lateral position of the sliding
Die Auswertungseinheit 31 ist insbesondere noch dazu ausgebildet, die seitliche Lage des Fahrdrahtes 3 relativ zum Schleifkontaktstück 19 zu ermitteln. Das erfasste Höhenprofil h weist dort, wo der Fahrdraht 3 auf dem Schleifkontaktstück 19 aufliegt, eine deutliche Erhöhung gegenüber der Kontaktfläche 21 des Schleifkontaktstückes 19 in der Breite und Höhe des Fahrdrahtes 3 auf. Aus den bekannten Einbauorten der Bezugskörper 33, 34, 34a bis 34d und aus deren bekannten Lagen relativ zur Fahrzeuglängsmitte einerseits und andererseits aus der seitlichen Lage des Fahrdrahtes 3 relativ zum Schleifkontaktstück 19 kann als zusätzliche Information die augenblickliche Relativlage des Triebfahrzeugs 1 zu dem oder den Fahrdrähten 3 der Oberleitungsanlage gewonnen werden.The
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- WO 2015007718 A2 [0004]WO 2015007718 A2 [0004]
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