DE102021210476A1 - System for condition monitoring of electrically powered vehicles - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein System (22) zur Zustandsüberwachung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (1), welche einen Stromabnehmer (4) zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer entlang eines vom Fahrzeug (1) befahrenen Fahrweges (2) installierten, elektrischen Oberleitungsanlage (3) aufweisen. Es umfasst eine fahrwegseitig angeordnete, Sensoreinheiten (24) aufweisende Sensoreinrichtung (23) zur Ermittlung von Ist-Zustandsdaten (ZDI) von Stromabnehmern (4) passierender Fahrzeuge (1) aus von den Sensoreinheiten (24) erfassten Sensordaten (SD), und eine Auswertungseinrichtung (25) zur automatisierten Erkennung von Abweichungen (ΔZD) zwischen den erfassten Ist-Zustandsdaten (ZDI) eines Stromabnehmers (4) und Soll-Zustandsdaten (ZDS) dieses Stromabnehmers (4). Erfindungsgemäß weist die Auswertungseinrichtung (25) eine Speichereinheit (26) zur Speicherung von Soll-Zustandsdaten (ZDS) von Stromabnehmern (4), die automatisiert durch maschinelles Lernen aus einer Vielzahl von in einer Lernphase der Auswertungseinrichtung (25) ermittelten Ist-Zustandsdaten (ZDI) der Stromabnehmer (4) erzeugt werden, eine auf die Speichereinheit (26) zugreifende Erkennungseinheit (27) zur Erkennung der Abweichungen (ΔZD) mittels eines trainierten neuronalen Netzes, und eine Meldungseinheit (28) zur Übertragung von auf eine erkannte Abweichung (ΔZD) hinweisenden Zustandsmeldungen (ZM) an ein oder mehrere Ausgabeeinrichtungen (29) von Meldungsempfängern auf. Dadurch überwindet das System (22) Nachteile des Standes der Technik.The invention relates to a system (22) for monitoring the condition of electrically driven vehicles (1), which have a current collector (4) for feeding in electrical energy from an electrical catenary system (3) installed along a route (2) traveled by the vehicle (1). . It comprises a sensor device (23) arranged on the track side and having sensor units (24) for determining actual status data (ZDI) from pantographs (4) of passing vehicles (1) from sensor data (SD) recorded by the sensor units (24), and an evaluation device (25) for the automated detection of deviations (ΔZD) between the recorded actual status data (ZDI) of a pantograph (4) and target status data (ZDS) of this pantograph (4). According to the invention, the evaluation device (25) has a storage unit (26) for storing target status data (ZDS) from pantographs (4), which is automatically generated by machine learning from a large number of actual status data (ZDI ) the pantograph (4) are generated, a detection unit (27) accessing the storage unit (26) for detecting the deviations (ΔZD) by means of a trained neural network, and a message unit (28) for transmitting a detected deviation (ΔZD) indicative status messages (ZM) to one or more output devices (29) of message recipients. Thereby the system (22) overcomes disadvantages of the prior art.
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Zustandsüberwachung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a system for monitoring the condition of electrically driven vehicles according to the preamble of patent claim 1.
Stromabnehmer zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer elektrischen Oberleitungsanlage in ein Fahrzeug unterliegen betriebsbedingten Verschleißerscheinungen und können Defekte etwa durch äußere mechanische Gewalteinwirkung oder durch elektrische Fehler oder Störungen erleiden. Ein verschlissener oder defekter Stromabnehmer kann nicht nur die Energieeinspeisung in das Fahrzeug beeinträchtigen, sondern birgt die Gefahr, die Oberleitungsanlage zu beschädigen und weitere Gefährdungen hervorzurufen. Ein Ausfall der Oberleitungsanlage verhindert zudem den Energiebezug sämtlicher, die Fahrstrecke mit beschädigter Oberleitung befahrenden Fahrzeuge und ist zu vermeiden. Hierzu wird die Betriebstauglichkeit von Stromabnehmern auf unterschiedliche Art und Weise überprüft. Es sind Systeme bekannt, welche besonders kritische Komponenten des Stromabnehmers, wie die Kohleschleifstücke der Schleifleisten, während des Fahrzeugbetriebs überwachen. Der allgemeine Zustand von Stromabnehmern wird typspezifisch im Rahmen von Wartungsarbeiten außerhalb des Fahrzeugbetriebs durch Inaugenscheinnahme beurteilt. Der tatsächliche Zustand in den Zeiträumen zwischen regelmäßigen Wartungen einzelner Stromabnehmer ist dementsprechend nicht bekannt und insbesondere kritische Fehler werden im Zweifelsfall zu spät erkannt. Darüber hinaus werden unter Umständen unnötige Wartungsarbeiten an intakten Stromabnehmern durchgeführt. Aufgrund der Vielzahl an Herstellern von Stromabnehmertypen gibt es sehr unterschiedliche Anforderungen an die Überprüfungen der Stromabnehmer, die von speziell geschultem Personal durchgeführt werden müssen, da es keine allgemein gültige Zustandsbeschreibung für jegliche Stromabnehmer gibt. Gerade im Bereich von Stromabnehmern für Straßenfahrzeuge ist dies von hoher Bedeutung, da diese im Vergleich zu Stromabnehmern für Schienenfahrzeuge eine deutlich höhere Komplexität und Vielfalt aufweisen.Current collectors for feeding electrical energy from an electrical overhead line system into a vehicle are subject to operational wear and tear and can suffer defects, for example due to external mechanical violence or electrical errors or faults. A worn or defective pantograph can not only affect the power supply to the vehicle, but also harbors the risk of damaging the overhead contact line system and causing other hazards. A failure of the overhead contact line system also prevents all vehicles driving on the route with damaged overhead lines from drawing energy and must be avoided. For this purpose, the operational suitability of pantographs is checked in different ways. Systems are known which monitor particularly critical components of the pantograph, such as the carbon contact strips of the contact strips, during vehicle operation. The general condition of pantographs is assessed type-specifically as part of maintenance work outside of vehicle operation by visual inspection. The actual condition in the periods between regular maintenance of individual pantographs is therefore not known and critical errors in particular are detected too late in case of doubt. In addition, unnecessary maintenance work may be carried out on intact pantographs. Due to the large number of manufacturers of pantograph types, there are very different requirements for pantograph inspections, which must be carried out by specially trained personnel, since there is no generally valid description of the condition of any pantograph. This is particularly important in the area of pantographs for road vehicles, since these are significantly more complex and diverse than pantographs for rail vehicles.
Die europäische Patentanmeldung
Aus der internationalen Patentanmeldung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes System bereitzustellen, welches die zuvor genannten Nachteile überwindet.The invention is therefore based on the object of providing a generic system which overcomes the aforementioned disadvantages.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein System der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.The object is achieved by a system of the type mentioned with the features specified in the characterizing part of patent claim 1.
Ein solches System ist zur Überwachung eines Zustandes von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere von Straßenfahrzeugen aber auch von Schienenfahrzeugen, ausgebildet und vorgesehen, welche einen Stromabnehmer zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer entlang eines vom Fahrzeug befahrenen Fahrweges installierten, elektrischen Oberleitungsanlage aufweisen. Ein solches System umfasst eine fahrwegseitig angeordnete, Sensoreinheiten aufweisende Sensoreinrichtung zur Ermittlung von Ist-Zustandsdaten von Stromabnehmern passierender Fahrzeuge aus von den Sensoreinheiten erfassten Sensordaten. Ferner umfasst es eine Auswertungseinrichtung zur automatisierten Erkennung von Abweichungen zwischen den erfassten Ist-Zustandsdaten eines Stromabnehmers und Soll-Zustandsdaten dieses Stromabnehmers. Erfindungsgemäß weist die Auswertungseinrichtung eine Speichereinheit zur Speicherung von Soll-Zustandsdaten von Stromabnehmern auf, die automatisiert durch maschinelles Lernen aus einer Vielzahl von in einer Lernphase der Auswertungseinrichtung ermittelten Ist-Zustandsdaten der Stromabnehmer erzeugt werden. Ferner weist die Auswertungseinrichtung eine auf die Speichereinheit zugreifende Erkennungseinheit zur Erkennung der Abweichungen mittels eines trainierten neuronalen Netzes auf. Außerdem weist die Auswertungseinrichtung eine Meldungseinheit zur Übertragung von auf eine erkannte Abweichung hinweisenden Zustandsmeldungen an ein oder mehrere Ausgabeeinrichtungen von Meldungsempfängern auf.Such a system is designed and provided for monitoring the status of electrically driven vehicles, in particular road vehicles but also rail vehicles, which have a pantograph for feeding in electrical energy from an electrical catenary system installed along a route traveled by the vehicle. Such a system comprises a sensor device arranged on the roadway side and having sensor units for determining actual status data of pantographs of passing vehicles from sensor data recorded by the sensor units. It also includes an evaluation device for the automated detection of discrepancies between the recorded actual status data of a pantograph and target status data of this downstream employee. According to the invention, the evaluation device has a memory unit for storing target status data of pantographs, which is generated automatically by machine learning from a large number of actual status data of the pantographs determined in a learning phase of the evaluation device. Furthermore, the evaluation device has a recognition unit that accesses the memory unit for recognizing the deviations by means of a trained neural network. In addition, the evaluation device has a reporting unit for transmitting status reports indicating a detected deviation to one or more output devices of report recipients.
In der Lernphase werden Ist-Zustandsdaten von Stromabnehmern so lange erfasst und mittels Algorithmen maschinellen Lernens analysiert, bis automatisiert ein Soll-Zustand für jeden Typ von Stromabnehmer modelliert ist. Die modellierten Soll-Zustände können kontinuierlich durch neu erfasste Ist-Zustandsdaten während der Betriebsphase der Auswertungseinrichtung verbessert werden. Für neu hinzukommende Typen von Stromabnehmern werden nach Erfassung hinreichend vieler Ist-Zustandsdaten weitere Soll-Zustandsdaten modelliert. Neu erzeugte oder verbesserte Soll-Zustandsdaten zu einem Typ von Stromabnehmer werden in der Speichereinheit abgespeichert. In der Betriebsphase greift die Erkennungseinheit auf die Speichereinheit zu, um die erfassten Ist-Zustandsdaten eines Stromabnehmers, der auf einem die Sensoreinrichtung passierenden Fahrzeug montiert ist, mit in der Speichereinheit abgelegten Soll-Zustandsdaten dieses Stromabnehmertyps zu vergleichen. Dieser Abgleich erfolgt automatisiert mittels eines trainierten neuronalen Netzes und liefert erkannte Abweichungen der Ist-Zustandsdaten von den Soll-Zustandsdaten. Als Trainingsdaten werden die von der Sensoreinrichtung erfassten Ist-Zustandsdaten sowie die modellierten Soll-Zustandsdaten der verschiedenen Typen von Stromabnehmern verwendet. Zum Trainieren des neuronalen Netzes können zusätzlich von Fachpersonen durch Inaugenscheinnahme hinsichtlich vorliegender Abweichungen von Soll-Zustandsdaten annotierte Ist-Zustandsdaten einbezogen werden. Als Abweichungen können durch die Sensoreinheiten erfassbaren Abnutzungen, Risse und Abplatzungen an Schleifleisten sowie verbogene, beschädigte und fehlgestellte oder fehlende Bauteile des Stromabnehmers erkannt werden. Wie kritisch die erkannten Abweichungen sind, lässt sich in einer Trainingsphase auch von Menschen und Algorithmen des neuronalen Netzes im Zusammenspiel beurteilen. Bei erkannter Abweichung kann in Abhängigkeit des Abweichungsgrades mittels der Meldungseinheit eine Zustandsmeldungen an eine Ausgabeeinrichtung eines Meldungsempfängers übertragen werden. So kann die Zustandsmeldung an einen Fahrer eines erfassten Fahrzeugs einen Abbügelbefehl zum Absenken des analysierten Stromabnehmers enthalten, um Beschädigungen an der Oberleitungsanlage durch einen defekten oder abgenutzten Stromabnehmer zu vermeiden. Der Abbügelbefehl kann auch direkt an ein Steuergerät des Stromabnehmers übertragen werden, um erforderlichenfalls ein automatisches Absenken des Stromabnehmers auszulösen. Die Zustandsmeldung kann noch weiter unten beschriebene Informationen enthalten und an weitere zweckmäßige Meldungsempfänger übertragen werden.In the learning phase, actual status data from pantographs is recorded and analyzed using machine learning algorithms until a target status is automatically modeled for each type of pantograph. The modeled target states can be continuously improved by newly acquired actual state data during the operating phase of the evaluation device. For new types of pantographs, further target status data are modeled after a sufficient amount of actual status data has been recorded. Newly generated or improved target status data for a type of pantograph is stored in the storage unit. In the operating phase, the recognition unit accesses the storage unit in order to compare the detected actual status data of a pantograph mounted on a vehicle passing the sensor device with target status data of this type of pantograph stored in the storage unit. This comparison takes place automatically using a trained neural network and provides detected deviations in the actual status data from the target status data. The actual status data recorded by the sensor device and the modeled target status data of the various types of pantographs are used as training data. In order to train the neural network, actual status data annotated by specialists through visual inspection with regard to existing deviations from target status data can also be included. Deviations that can be detected by the sensor units include wear and tear, cracks and spalling on contact strips, as well as bent, damaged and misaligned or missing components of the pantograph. How critical the detected deviations are can also be assessed in a training phase by the interaction of people and algorithms of the neural network. If a deviation is detected, a status message can be transmitted to an output device of a message receiver by means of the message unit depending on the degree of the deviation. For example, the status report to a driver of a detected vehicle can contain an ironing command to lower the analyzed pantograph in order to avoid damage to the overhead contact line system due to a defective or worn pantograph. The ironing command can also be transmitted directly to a control unit of the pantograph in order to trigger an automatic lowering of the pantograph if necessary. The status message can also contain information described below and can be transmitted to other appropriate message recipients.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist die Sensoreinrichtung eine oder mehrere Sensoreinheiten zur Erfassung von geometrische Größen des Stromabnehmers repräsentierenden Sensordaten auf. So kann eine oder mehrere der Sensoreinheiten als Videokamera zur Erfassung von Videobilddaten des Stromabnehmers ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine oder mehrere der Sensoreinheiten als Radardetektor zur Erfassung von Radarbilddaten des Stromabnehmers ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine oder mehrere der Sensoreinheiten als Laserscanner oder als Laufzeitkamera zur Erfassung von 3D-Punktwolken-Daten des Stromabnehmers ausgebildet sein. Sensoreinheiten können Sensordaten des Stromabnehmers aus unterschiedlichen Blickrichtungen erfassen, um durch Fusion der Sensordaten die gewünschten geometrische Größen des Stromabnehmers bestimmen zu können. Als geometrische Größen kommen insbesondere Längen, Abstände, Positionen, Radien, Winkel, Lagen sowie Ecken, Kanten und Flächen von Bauteilen des Stromabnehmers in Betracht. So können die Abmessungen und der Lagewinkel von Schleifleisten des Stromabnehmers, insbesondere das aktuelle Abnutzungsprofil beschreibende Höhen des Schleifstückes sowie Lage, Größe und Tiefe von Rissen und Ausbrüchen aus dem Schleifstück erfasst werden. Als geometrische Größen des Stromabnehmers können auch Abmessungen und Lage von anderen Bauteilen des Stromabnehmers auf einem Fahrzeug erfasst werden, etwa von seitlich der Schleifleisten angeordneten Ablaufhörnern, von die Schleifleisten tragenden Wippen, von einem die Wippen tragenden gelenkigen Traggestänge sowie von Isolatoren und dergleichen. Durch Vergleich von aus diesen Sensordaten erfassten Ist-Zustandsdaten eines Stromabnehmers mit entsprechenden in der Speichereinheit gespeicherten Soll-Zustandsdaten kann die Erkennungseinheit als Abweichungen Resthöhen des Schleifstückprofils in Millimetern oder als Prozentsatz im Vergleich zu einem neuen Schleifstück und das Vorhandensein sowie Positionen und Abmessungen von Rissen und Ausbrüchen im Schleifstück erkennen. Ebenso können Verbiegungen, Beschädigungen, Fehlstellungen oder das Fehlen von Bauteilen des Stromabnehmers als Abweichungen zwischen Ist- und Soll-Zustandsdaten erkannt werden. Als Fehlstellung wird insbesondere erkannt, wenn Bauteile des Stromabnehmers nach oben über eine durch die Schleifleisten einer Wippe definierte Kontaktebene zum Fahrdraht hinausragen.In an advantageous embodiment of the system according to the invention, the sensor device has one or more sensor units for detecting sensor data representing geometric variables of the pantograph. One or more of the sensor units can be designed as a video camera for capturing video image data of the pantograph. Additionally or alternatively, one or more of the sensor units can be designed as a radar detector for acquiring radar image data of the pantograph. Additionally or alternatively, one or more of the sensor units can be designed as a laser scanner or as a time-of-flight camera for capturing 3D point cloud data of the pantograph. Sensor units can capture sensor data of the pantograph from different perspectives in order to be able to determine the desired geometrical parameters of the pantograph by merging the sensor data. In particular, lengths, distances, positions, radii, angles, positions as well as corners, edges and surfaces of components of the current collector come into consideration as geometric parameters. In this way, the dimensions and the position angle of contact strips of the current collector, in particular the heights of the contact strip describing the current wear profile, as well as the position, size and depth of cracks and eruptions in the contact strip can be recorded. The dimensions and position of other components of the current collector on a vehicle can also be recorded as geometric parameters of the current collector, such as discharge horns arranged to the side of the contact strips, seesaws carrying the contact strips, articulated support rods carrying the seesaws, as well as insulators and the like. By comparing the actual status data of a pantograph recorded from this sensor data with the corresponding target status data stored in the memory unit, the detection unit can detect residual heights of the contact strip profile in millimeters or as a percentage compared to a new contact strip and the presence, positions and dimensions of cracks and Detect cracks in the contact strip. Deflections, damage, misalignments or missing components of the Pantograph are recognized as deviations between actual and target status data. A misalignment is recognized in particular when components of the pantograph protrude above a contact level defined by the contact strips of a seesaw to the contact wire.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist die Sensoreinrichtung eine oder mehrere Sensoreinheiten zur Erfassung von thermodynamischen Größen des Stromabnehmers repräsentierenden Sensordaten und/oder von akustischen Größen des Stromabnehmers repräsentierenden Sensordaten und/oder von elektromagnetischen Feldgrößen des Stromabnehmers repräsentierenden Sensordaten auf. Eine der Sensoreinheiten kann beispielsweise als Thermografiekamera ausgebildet sein und eine Temperaturverteilung auf den Bauteiloberflächen eines Stromabnehmers erfassen. Aus dem Vergleich derart ermittelter Ist-Zustandsdaten mit Soll-Zustandsdaten des Stromabnehmers können als Abweichungen beispielsweise unübliche Hitzestellen, die zum Beispiel durch verengte elektrische Leiterquerschnitte verursacht werden können, erkannt und lokalisiert werden. Des Weiteren können abnorm hohe Temperaturen an Schleifleiste oder Fahrdraht erkannt werden. Eine andere der Sensoreinheiten kann beispielsweise als Mikrofon ausgebildet sein und vom Stromabnehmer emittierte Geräusche erfassen. Von einem Soll-Zustand des Stromabnehmers, der durch betriebsbedingte Fahrtwindgeräusche und Schleifkontaktgeräusche zwischen Schleifleiste und Fahrdraht bestimmt sein kann, weicht ein Ist-Zustand durch unübliche Geräusche, wie Schleifen, Klappern und dergleichen, ab, was auf lose, fehlgestellte oder herabhängende Bauteile des Stromabnehmers schließen lässt. Eine weitere der Sensoreinheiten kann beispielsweise als Feldstärkemessgerät ausgebildet sein und elektrische und/oder magnetische Feldstärken im Bereich des Stromabnehmers erfassen. Aus den Abweichungen zwischen Ist- und Soll-Zustandsdaten kann auf Störungen von elektrischen Bauteilen, die zu erhöhten Emissionswerten elektromagnetischer Felder führen, geschlossen werden.In an advantageous embodiment of the system according to the invention, the sensor device has one or more sensor units for detecting sensor data representing thermodynamic variables of the current collector and/or sensor data representing acoustic variables of the current collector and/or sensor data representing electromagnetic field variables of the current collector. One of the sensor units can be designed as a thermographic camera, for example, and can record a temperature distribution on the component surfaces of a current collector. From the comparison of actual status data determined in this way with target status data of the pantograph, unusual hot spots, for example, which can be caused by narrowed electrical conductor cross sections, for example, can be recognized and localized as deviations. Furthermore, abnormally high temperatures can be detected on the contact strip or contact wire. Another of the sensor units can be designed as a microphone, for example, and can record noises emitted by the current collector. The actual state deviates from a target state of the pantograph, which can be determined by operational wind noise and noise from sliding contact between contact strip and contact wire, due to unusual noises such as grinding, rattling and the like, which indicates loose, misaligned or hanging components of the pantograph close. Another of the sensor units can be designed, for example, as a field strength measuring device and can record electrical and/or magnetic field strengths in the area of the pantograph. From the discrepancies between actual and target status data, faults in electrical components that lead to increased emission values of electromagnetic fields can be inferred.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist die Auswertungseinrichtung eine Annotationseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, aus erfassten Sensordaten zu erkennen, ob ein Fahrzeug einen Stromabnehmer aufweist, und zu bestimmen, um welchen Typ von Stromabnehmer es sich handelt, und aus Sensordaten ermittelte Ist-Zustandsdaten und Soll-Zustandsdaten jeweils durch Beifügung von den bestimmten Typ des Stromabnehmers repräsentierenden Typdaten zu annotieren. Dies kann sowohl die Lern- bzw. Trainingsphase als auch die Betriebsphase des Systems verbessern, da der abzugleichende Bestand an Soll-Zustandsdaten durch Kenntnis des den Ist-Zustandsdaten korrespondierenden Stromabnehmertyps erheblich eingeschränkt wird. Zudem kann die Information über den die Abweichung betreffenden Stromabnehmertyp der Zustandsmeldung hinzugefügt werden.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the evaluation device has an annotation unit which is designed to recognize from detected sensor data whether a vehicle has a pantograph and to determine what type of pantograph it is, and determined from sensor data to annotate actual status data and target status data by adding type data representing the specific type of pantograph. This can improve both the learning or training phase and the operating phase of the system, since the stock of target status data to be compared is significantly restricted by knowledge of the pantograph type that corresponds to the actual status data. In addition, information about the type of pantograph relevant to the deviation can be added to the status report.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Auswertungseinrichtung dazu ausgebildet, aus zu einem passierenden Fahrzeug erfassten Sensordaten ein das Fahrzeug kennzeichnendes Identitätsdatum zu gewinnen, und das gewonnene Identitätsdatum des Fahrzeugs den ermittelten Ist-Zustandsdaten des Stromabnehmers dieses Fahrzeugs zuzuordnen. Als Identitätsdatum eines Fahrzeugs kann beispielsweise ein das amtliche Kennzeichen auf einem Nummernschild oder ein anderes Identifikationsmerkmal am Stromabnehmer oder am Fahrzeug sein, welches durch Algorithmen zur automatischen Nummernschilderkennung gewonnen werden kann. Diese Fahrzeugidentifikation erfolgt vorzugsweise in einem der Abweichungserkennung vorgelagerten Schritt, um eine nachfolgend erkannte Abweichung der Ist- von den Soll-Zustandsdaten eines Stromabnehmers dem zugehörigen Fahrzeug besser zuordnen zu können. Das Identitätsdatum des Fahrzeugs kann einer Zustandsmeldung über erkannte Abweichungen seines Stromabnehmers hinzugefügt werden.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the evaluation device is designed to obtain identity data identifying the vehicle from sensor data recorded for a passing vehicle and to assign the obtained identity data of the vehicle to the determined actual status data of the pantograph of this vehicle. A vehicle's identification data can be, for example, the registration number on a number plate or another identification feature on the pantograph or on the vehicle, which can be obtained by algorithms for automatic number plate recognition. This vehicle identification preferably takes place in a step preceding the discrepancy detection, in order to be able to better assign a subsequently identified discrepancy between the actual and the target status data of a pantograph to the associated vehicle. The vehicle's identity data can be added to a status report about detected deviations of its pantograph.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist die Auswertungseinrichtung ferner eine Datenbank, in der Identitätsdaten von Fahrzeugen mit Stromabnehmern gespeichert sind, und eine Vergleichseinheit zum Abgleich von aus erfassten Sensordaten gewonnenen Identitätsdaten mit in der Datenbank gespeicherten Identitätsdaten auf. Zusätzlich könnten in der Datenbank neben dem Identitätsdatum auch der Typ des in diesem Fahrzeug verbauten Stromabnehmers abgespeichert sein. Die Vergleichseinheit erkennt aus dem Kennzeichenvergleich unter den vielen, sich der Sensoreinrichtung nähernden oder diese passierenden Straßenfahrzeugen, die Fahrzeuge mit Stromabnehmer. Die Sensoreinrichtung muss nur von solchen Fahrzeugen mit Stromabnehmern Sensordaten erfassen und zur Auswertung vorhalten. Insbesondere bei Fahrzeugen mit abgesenkten Stromabnehmern ist es ohne Kenntnis des Identitätsdatums schwieriger zu erkennen, ob es sich um ein Fahrzeug mit Stromabnehmer handelt.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the evaluation device also has a database in which identity data from vehicles with pantographs are stored, and a comparison unit for comparing identity data obtained from detected sensor data with identity data stored in the database. In addition to the identity data, the type of current collector installed in this vehicle could also be stored in the database. From the number plate comparison, the comparison unit recognizes the vehicles with pantographs among the many road vehicles approaching or passing the sensor device. The sensor device only has to collect sensor data from vehicles with pantographs and make them available for evaluation. In the case of vehicles with lowered pantographs in particular, it is more difficult to identify whether the vehicle has a pantograph without knowing the identity date.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße System eine fahrstreckenseitige Messvorrichtung zur Detektion eines einen Fahrdraht der Oberleitungsanlage kontaktierenden Stromabnehmers eines sich der Sensoreinrichtung nähernden Fahrzeugs, wobei die Messvorrichtung dazu ausgebildet ist, einen durch den Stromabnehmer bedingten Anhub des Fahrdrahtes und/oder eine durch den Stromabnehmer bedingte Höhe des Fahrzeugs zu messen, und bei Detektion eines Fahrzeugs mit Stromabnehmer ein Anmeldesignal an die Sensoreinrichtung zu übertragen. Die Messvorrichtung ist in Fahrtrichtung gesehen der Sensoreinrichtung vorgelagert. Sie kann eine unter dem Fahrdraht der Oberleitungsanlage abtastende Lichtschranke aufweisen, die durch einen angedrahteten Stromabnehmer ausgelöst wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Messvorrichtung einen über dem Fahrdraht angeordneten Abstandssensor aufweisen, der den bei Durchgang eines den Fahrdraht beschleifenden Stromabnehmers verursachten Anhub des Fahrdrahtes misst. Bei Detektion eines Fahrzeugs mit Stromabnehmer kann die Sensoreinrichtung aktiviert werden. Aus dem gemessenen Fahrdrahtanhub kann außerdem auf die zwischen Schleifleisten und Fahrdraht wirkende Kontaktkraft geschlossen werden. Die Kontaktkraft kann ebenfalls als Teil der Zustandsdaten erfasst werden. Bei Abweichungen des Ist- vom Sollzustand kann auf eine fehlerhafte Hubeinrichtung des Stromabnehmers oder auf eine abnorme Fahrdrahthöhe geschlossen werden.In a further advantageous embodiment, the system according to the invention comprises a route-side measuring device for detecting a pantograph contacting a contact wire of the overhead line system of a vehicle approaching the sensor device, the measuring device being designed to to measure pantograph-related lift of the contact wire and / or a conditional by the pantograph height of the vehicle, and to transmit a registration signal to the sensor device upon detection of a vehicle with pantograph. Viewed in the direction of travel, the measuring device is positioned in front of the sensor device. It can have a light barrier that scans under the contact wire of the overhead line system and is triggered by a wired pantograph. Alternatively or additionally, the measuring device can have a distance sensor arranged above the contact wire, which measures the uplift of the contact wire caused when a pantograph grinding the contact wire passes through. When a vehicle with a pantograph is detected, the sensor device can be activated. The contact force acting between contact strips and contact wire can also be deduced from the measured contact wire lift. The contact force can also be recorded as part of the status data. If the actual state deviates from the target state, it can be concluded that the pantograph's lifting device is faulty or that the height of the contact wire is abnormal.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Meldungseinheit dazu ausgebildet, eine Zustandsmeldung zu übertragen an eine fahrzeugseitige Ausgabeeinrichtung für einen Fahrzeugführer des die Abweichung betreffenden Fahrzeugs, und/oder eine betriebszentralenseitige Ausgabeeinrichtung für einen Halter oder Betreiber des die Abweichung betreffenden Fahrzeugs, und/oder eine betriebszentralenseitige Ausgabeeinrichtung für einen Betreiber der vom die Abweichung betreffenden Fahrzeug kontaktierten Oberleitungsanlage, und/oder eine polizeizentralenseitige Ausgabeeinrichtung einer für den vom die Abweichung betreffenden Fahrzeug befahrenen Fahrweges zuständige Polizeizentrale. Eine Zustandsmeldung kann je nach Meldeempfänger unterschiedliche Informationsinhalte im Zusammenhang mit einer erkannten Abweichung von Ist- zu Soll-Zustandsdaten eines überwachten Stromabnehmers haben. Dem Fahrer des betreffenden Fahrzeugs kann über eine Zustandsmeldung ein Befehl zum Abdrahten des Stromabnehmers bei schwerwiegenden Abweichungen oder ein Hinweis zur Wartung oder Reparatur des Stromabnehmers bei einfacheren Abweichungen gegeben werden. Die fahrzeugseitige Ausgabeeinrichtung kann durch eine Kontrolllampe und/oder einen Anzeigeschirm im Führerhaus gebildet sein. Der Halter oder Betreiber des betroffenen Fahrzeugs, beispielsweise eine Spedition deren Flotte das betroffene Fahrzeug angehört, kann über eine Zustandsmeldung zusätzlich Hinweise auf eine präventive Wartung bei geringfügigeren Abweichungen erhalten. Der Betreiber der Oberleitungsanlage und/oder des erfindungsgemäßen Überwachungssystems kann über eine Zustandsmeldung Informationen über Fahrzeuge erhalten, die aufgrund des ermittelten Ist-Zustandes des Stromabnehmers von der Nutzung der Oberleitungsanlage vorübergehend ausgenommen worden sind. Der Betreiber des Systems kann das Bundesamt für Güterverkehr sein. Über eine Zustandsmeldung kann es Informationen zum Zustand eines Stromabnehmers erhalten und sicherstellen, dass Fahrzeuge mit Schäden am Stromabnehmer die Oberleitungsanlage bis zu deren Behebung nicht nutzen, um infrastrukturseitige Folgeschäden zu vermeiden. Zur Durchsetzung solcher Verbote kann die Polizei parallel über Zustandsmeldungen informiert werden. Die Übertragung von Zustandsmeldungen an zentrale Ausgabeeinrichtungen kann per E-Mail oder über einen Kurznachrichtendienst (SMS) oder andere elektronische Verfahren übertragen werden.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the reporting unit is designed to transmit a status report to a vehicle-side output device for a vehicle driver of the vehicle affected by the deviation, and/or an operations center-side output device for a holder or operator of the vehicle affected by the deviation, and/or or an operations control center output device for an operator of the overhead line system contacted by the vehicle affecting the deviation, and/or a police control center output device of a police control center responsible for the route traveled by the vehicle affecting the deviation. Depending on the recipient of the message, a status message can have different information content in connection with a detected deviation from actual to target status data of a monitored pantograph. The driver of the vehicle in question can be given a command to disconnect the pantograph in the event of serious deviations or an instruction to maintain or repair the pantograph in the event of simpler deviations via a status message. The vehicle-side output device can be formed by a control lamp and/or a display screen in the driver's cab. The owner or operator of the affected vehicle, for example a freight forwarder whose fleet the affected vehicle belongs to, can receive additional information about preventive maintenance in the event of minor deviations via a status report. The operator of the overhead line system and/or the monitoring system according to the invention can receive information about vehicles that have been temporarily excluded from using the overhead line system due to the determined actual state of the pantograph via a status report. The operator of the system can be the Federal Office for Goods Transport. It can receive information on the condition of a pantograph via a status report and ensure that vehicles with damage to the pantograph do not use the overhead contact line system until the damage has been repaired in order to avoid consequential damage to the infrastructure. In order to enforce such bans, the police can be informed at the same time about status reports. The transmission of status reports to central output devices can be transmitted by e-mail or via a short message service (SMS) or other electronic methods.
Eine Zustandsmeldung kann hierzu Informationen über den Zeitpunkt und Ort der durchgeführten Zustandsüberwachung, über das Fahrzeugkennzeichen des Fahrzeugs des überwachten Stromabnehmers, über den Typ und gegebenenfalls den Hersteller des überwachten Stromabnehmers, über Breite, Länge und Resthöhe von Schleifstücken des überwachten Stromabnehmers, über Beschädigungen von Schleifstücken des überwachten Stromabnehmers wie Position und Tiefe und Größe von Rissen oder Ausbrüchen, über Lagewinkel von Schleifleisten des überwachten Stromabnehmers relativ zum Fahrdraht, über Temperatur-, Geräusch- oder Feldabweichungen vom Sollzustand des überwachten Stromabnehmers, über lose, beschädigte oder fehlende Bauteile wie Ablaufhörner oder Wippen des überwachten Stromabnehmers, oder über die auf den Fahrdraht ausgeübte Kontaktkraft des überwachten Stromabnehmers. In der Auswertungseinrichtung können Meldegrenzen für die verschiedenen Abweichungen definiert werden, ab deren Erreichen die Übertragung von Zustandsmeldungen ausgelöst wird.A status report can include information about the time and place of the condition monitoring carried out, the vehicle registration number of the vehicle of the monitored pantograph, the type and, if applicable, the manufacturer of the monitored pantograph, the width, length and remaining height of the collector strips of the monitored pantograph, damage to collector strips of the monitored pantograph such as the position and depth and size of cracks or eruptions, the angle of the contact strips of the monitored pantograph relative to the contact wire, the temperature, noise or field deviations from the target state of the monitored pantograph, loose, damaged or missing components such as discharge horns or rockers of the monitored pantograph, or via the contact force exerted on the contact wire by the monitored pantograph. Reporting limits for the various deviations can be defined in the evaluation device, once which the transmission of status reports is triggered.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Sensoreinrichtung zur Ermittlung von Ist-Zustandsdaten von weiteren Fahrzeugteilen passierender Fahrzeuge ausgebildet, und die Auswertungseinrichtung ist zur automatisierten Erkennung von Abweichungen zwischen den erfassten Ist-Zustandsdaten eines weiteren Fahrzeugteils und Soll-Zustandsdaten dieses weiteren Fahrzeugteils ausgebildet. Zusätzlich zum Stromabnehmer können mit dem erfindungsgemäßen System in analoger Weise weitere Fahrzeugteile überwacht werden, sofern sich deren Zustand durch Sensoreinheiten der Sensoreinrichtung direkt oder durch Kombination oder Fusion der Sensordaten erfassen lässt.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the sensor device is designed to determine actual status data of other vehicle parts of passing vehicles, and the evaluation device is designed to automatically detect deviations between the recorded actual status data of another vehicle part and target status data of this other vehicle part . In addition to the pantograph, other vehicle parts can be monitored in an analogous manner with the system according to the invention, provided their condition can be detected directly by sensor units of the sensor device or by combination or fusion of the sensor data.
Weitere Vorteile und Eigenschaften des erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen, in deren
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1 ein erfindungsgemäßes System zur Zustandsüberwachung eines Stromabnehmers eines Fahrzeugs in Seitenansicht und -
2 ein Typ eines zu überwachenden Stromabnehmers in perspektivischer Ansicht
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1 a system according to the invention for monitoring the condition of a pantograph of a vehicle in side view and -
2 A perspective view of a type of pantograph to be monitored
Ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 1 bezieht gemäß
Der in
Zur Überwachung eines Zustandes von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen 1 ist gemäß
Das Überwachungssystem 22 umfasst an vordefinierten Messquerschnitten im Netz der von den Fahrzeugen 1 befahrenen Fahrwege 2 jeweils eine fahrwegseitig angeordnete Sensoreinrichtung 23 mit einer oder vorzugsweise mehreren Sensoreinheiten 24. Die Sensoreinheiten 24 erfassen Sensordaten SD, aus welchen Ist-Zustandsdaten ZDI von Stromabnehmern 4 und gegebenenfalls von weiteren Fahrzeugteilen 4' passierender Fahrzeuge 1 ermittelt werden. Die Sensoreinheiten 24 sind dazu bevorzugt an Gerüsten, Schilderbrücken, oder anderen Infrastruktureinrichtungen im Bereich des Fahrwegs 2 oberhalb passierender Fahrzeuge 1 befestigt und zur Erfassung der zur Ermittlung der Ist-Zustandsdaten ZDI erforderlichen Sensordaten SD gegebenenfalls unterschiedlich positioniert und ausgerichtet. Ferner umfasst das System 22 eine Auswertungseinrichtung 25 zur automatisierten Erkennung von Abweichungen ΔZD zwischen den erfassten Ist-Zustandsdaten ZDI eines Stromabnehmers 4 und Soll-Zustandsdaten ZDS dieses Typs Stromabnehmer 4. Die Auswertungseinrichtung 25 weist eine Speichereinheit 26 zur Speicherung von Soll-Zustandsdaten ZDS von Stromabnehmern 4 auf. Die Soll-Zustandsdaten ZDS werden automatisiert durch maschinelles Lernen aus einer Vielzahl von in einer Lernphase der Auswertungseinrichtung 25 ermittelten Ist-Zustandsdaten ZDI der Stromabnehmer 4 erzeugt. Ferner weist die Auswertungseinrichtung 25 eine auf die Speichereinheit 26 zugreifende Erkennungseinheit 27 zur Erkennung der Abweichungen ΔZD auf. Die Erkennung von Abweichungen ΔZD erfolgt mittels eines trainierten neuronalen Netzes. Außerdem weist die Auswertungseinrichtung 25 eine Meldungseinheit 28 zur Übertragung von auf eine erkannte Abweichung ΔZD hinweisenden Zustandsmeldungen ZM an ein oder mehrere Ausgabeeinrichtungen 29 von Meldungsempfängern auf.The
Die Sensoreinrichtung 23 weist eine oder mehrere Sensoreinheiten 24 zur Erfassung von geometrische Größen des Stromabnehmers 3 repräsentierenden Sensordaten SDG auf. So kann eine oder mehrere der Sensoreinheiten 24 als Videokamera 24V zur Erfassung von Videobilddaten des Stromabnehmers 4 ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine oder mehrere der Sensoreinheiten 24 als Radardetektor 24R zur Erfassung von Radarbilddaten des Stromabnehmers 4 ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine oder mehrere der Sensoreinheiten 24 als Laserscanner 24L oder als Laufzeitkamera zur Erfassung von 3D-Punktwolken-Daten des Stromabnehmers 4 ausgebildet sein. Diese Sensoreinheiten 24V, 24R, 24L können Sensordaten SDG des Stromabnehmers 3 aus unterschiedlichen Blickrichtungen erfassen, um durch Fusion der Sensordaten SDG die gewünschten geometrische Größen des Stromabnehmers 4 bestimmen zu können. Als geometrische Größen kommen insbesondere Längen, Abstände, Positionen, Radien, Winkel, Lagen sowie Ecken, Kanten und Flächen von Bauteilen des Stromabnehmers 4 in Betracht. So können die Abmessungen und der Lagewinkel von Schleifleisten 18 des Stromabnehmers 4, insbesondere das aktuelle Abnutzungsprofil beschreibende Höhen des Schleifstückes sowie Lage, Größe und Tiefe von Rissen und Ausbrüchen aus dem Schleifstück erfasst werden. Als geometrische Größen des Stromabnehmers 4 können auch Abmessungen und Lage von anderen Bauteilen des Stromabnehmers 4 auf einem Fahrzeug 1 erfasst werden, etwa von seitlich der Schleifleisten 18 angeordneten Ablaufhörnern 19, von die Schleifleisten 18 tragenden Kontaktwippen 17, von einem die Kontaktwippen 17 tragenden gelenkigen Traggestänge 14, 15 sowie von Isolatoren und dergleichen. Durch Vergleich von aus diesen Sensordaten SDG erfassten Ist-Zustandsdaten ZDI eines Stromabnehmers 4 mit entsprechenden in der Speichereinheit 26 gespeicherten Soll-Zustandsdaten ZDS kann die Erkennungseinheit 27 als Abweichungen ΔZD Resthöhen des Schleifstückprofils in Millimetern oder als Prozentsatz im Vergleich zu einem neuen Schleifstück der Schleifleisten 18 und das Vorhandensein sowie Positionen und Abmessungen von Rissen und Ausbrüchen im Schleifstück erkennen. Ebenso können Verbiegungen, Beschädigungen, Fehlstellungen oder das Fehlen von Bauteilen des Stromabnehmers 4 als Abweichungen ΔZD zwischen Ist- ZDI und Soll-Zustandsdaten ZDS erkannt werden. Als Fehlstellung wird insbesondere erkannt, wenn Bauteile des Stromabnehmers 4 nach oben über eine durch die Schleifleisten 18 einer Kontaktwippe 17 definierte Kontaktebene zum Fahrdraht 5 hinausragen.The
Des Weiteren kann die Sensoreinrichtung 23 eine oder mehrere Sensoreinheiten 24 zur Erfassung von thermodynamischen Größen des Stromabnehmers 4 repräsentierenden Sensordaten SDT aufweisen. Eine der Sensoreinheiten 24 kann beispielsweise als Thermografiekamera 24T ausgebildet sein und eine Temperaturverteilung auf den Bauteiloberflächen eines Stromabnehmers 4 erfassen. Aus dem Vergleich derart ermittelter Ist-Zustandsdaten ZDI mit Soll-Zustandsdaten ZDS des Stromabnehmers 4 können als Abweichungen ΔZD beispielsweise unübliche Hitzestellen, die zum Beispiel durch verengte elektrische Leiterquerschnitte verursacht werden können, erkannt und lokalisiert werden. Des Weiteren können abnorm hohe Temperaturen an Schleifleiste 18 oder Fahrdraht 5 als Abweichung ΔZD erkannt werden.Furthermore, the
Des Weiteren kann die Sensoreinrichtung 23 eine oder mehrere Sensoreinheiten 24 zur Erfassung von akustischen Größen des Stromabnehmers 4 repräsentierenden Sensordaten SDA aufweisen. Eine der Sensoreinheiten 24 kann beispielsweise als Mikrofon 24M ausgebildet sein und vom Stromabnehmer 4 emittierte Geräusche erfassen. Von einem Soll-Zustand ZDS des Stromabnehmers 4, der durch betriebsbedingte Fahrtwindgeräusche und Schleifkontaktgeräusche zwischen Schleifleiste 18 und Fahrdraht 5 bestimmt sein kann, kann sich ein Ist-Zustand ZDI durch unübliche Geräusche, wie Schleifen, Klappern und dergleichen, Abweichungen ΔZD unterscheiden, was auf lose, fehlgestellte oder herabhängende Bauteile des Stromabnehmers 4 schließen lässt.Furthermore, the
Des Weiteren kann die Sensoreinrichtung 23 eine oder mehrere Sensoreinheiten 24 zur Erfassung von elektromagnetischen Feldgrößen des Stromabnehmers 4 repräsentierenden Sensordaten SDE aufweisen. Eine der Sensoreinheiten 24 kann beispielsweise als Feldstärkemessgerät 24E ausgebildet sein und elektrische und/oder magnetische Feldstärken im Bereich des Stromabnehmers 4 erfassen. Aus den Abweichungen ΔZD zwischen Ist-ZDI und Soll-Zustandsdaten ZDS kann auf Störungen von elektrischen Bauteilen des Stromabnehmers 4, die zu erhöhten Emissionswerten elektromagnetischer Felder führen, geschlossen werden.Furthermore, the
Des Weiteren kann die Sensoreinrichtung 23 eine oder mehrere nicht dargestellte Sensoreinheiten zur Erfassung von Vibrationen des Stromabnehmers 4 repräsentierenden Sensordaten aufweisen. Eine der Sensoreinheiten kann beispielsweise als Beschleunigungssensor ausgebildet sein, um Vibrationsmuster von schwingenden Teilen des Stromabnehmers 4 zu erfassen.Furthermore, the
In der Lernphase der Auswertungseinrichtung 25 werden Ist-Zustandsdaten ZDI von Stromabnehmern 4 so lange erfasst und mittels Algorithmen maschinellen Lernens analysiert, bis automatisiert Soll-Zustandsdaten ZDS für jeden Typ von Stromabnehmer 4 modelliert ist. Die modellierten Soll-Zustandsdaten ZDS können kontinuierlich durch neu erfasste Ist-Zustandsdaten ZDI während der Betriebsphase der Auswertungseinrichtung 25 verbessert werden. Für neu hinzukommende Typen von Stromabnehmern 4 werden nach Erfassung hinreichend vieler Ist-Zustandsdaten ZDI weitere Soll-Zustandsdaten ZDS modelliert. Neu erzeugte oder verbesserte Soll-Zustandsdaten ZDS zu einem Typ von Stromabnehmer 4 werden in der Speichereinheit 26 abgespeichert. In der Betriebsphase greift die Erkennungseinheit 27 auf die Speichereinheit 26 zu, um die erfassten Ist-Zustandsdaten ZDI eines Stromabnehmers 4, der auf einem die Sensoreinrichtung 23 passierenden Fahrzeug 1 montiert ist, mit in der Speichereinheit 26 abgelegten Soll-Zustandsdaten ZDS dieses Stromabnehmertyps 4 zu vergleichen. Dieser Abgleich erfolgt automatisiert mittels eines trainierten neuronalen Netzes und liefert erkannte Abweichungen ΔZD der Ist-Zustandsdaten ZDI von den Soll-Zustandsdaten ZDS. Als Trainingsdaten werden die von der Sensoreinrichtung 23 erfassten Ist-Zustandsdaten ZDI sowie die modellierten Soll-Zustandsdaten ZDS der verschiedenen Typen von Stromabnehmern 4 verwendet. Zum Trainieren des neuronalen Netzes können zusätzlich von Fachpersonen durch Inaugenscheinnahme hinsichtlich vorliegender Abweichungen ΔZD von Soll-Zustandsdaten ZDS annotierte Ist-Zustandsdaten ZDI einbezogen werden. Als Abweichungen ΔZD können durch die Sensoreinheiten 24 erfassbaren Abnutzungen, Risse und Abplatzungen an Schleifleisten 18 sowie verbogene, beschädigte und fehlgestellte oder fehlende Bauteile des Stromabnehmers 4 erkannt werden, aber auch abnorme Temperaturen, Geräusche und elektromagnetische Feldemissionen. Wie kritisch die erkannten Abweichungen ΔZD sind, lässt sich in einer Trainingsphase auch von Menschen und Algorithmen des neuronalen Netzes im Zusammenspiel beurteilen.In the learning phase of the
Bei erkannter Abweichung ΔZD kann in Abhängigkeit des Abweichungsgrades mittels der Meldungseinheit 28 eine Zustandsmeldungen ZM an eine Ausgabeeinrichtung 29 eines Meldungsempfängers übertragen werden. So kann die Zustandsmeldung ZM an einen Fahrer eines erfassten Fahrzeugs 1 einen Abbügelbefehl zum Absenken des analysierten Stromabnehmers 4 enthalten, um Beschädigungen an der Oberleitungsanlage 3 durch den defekten oder abgenutzten Stromabnehmer 4 zu vermeiden. Die Zustandsmeldung ZM kann noch weiter unten beschriebene Informationen enthalten und an weitere zweckmäßige Meldungsempfänger übertragen werden.If a deviation ΔZD is detected, a status message ZM can be transmitted to an output device 29 of a message receiver by means of the
Die Auswertungseinrichtung 25 weist eine Annotationseinheit 30 auf, die dazu ausgebildet ist, aus erfassten Sensordaten SD zu erkennen, ob ein Fahrzeug 1 einen Stromabnehmer 4 aufweist. Die Annotationseinheit 30 ist weiterhin dazu ausgebildet, den Typ des Stromabnehmers 4 zu bestimmen. Die Annotationseinheit 30 annotiert sodann aus Sensordaten SD ermittelte Ist-Zustandsdaten ZDI und Soll-Zustandsdaten ZDS jeweils durch Beifügung von den bestimmten Typ des Stromabnehmers 4 repräsentierenden Typdaten TD. Dies kann sowohl die Lern- bzw. Trainingsphase als auch die Betriebsphase des Systems 22 verbessern, da der abzugleichende Bestand an Soll-Zustandsdaten ZDS durch Kenntnis des den Ist-Zustandsdaten ZDI korrespondierenden Stromabnehmertyps 4 erheblich eingeschränkt wird. Zudem kann die Information über den die Abweichung ΔZD betreffenden Stromabnehmertyp TD der Zustandsmeldung ZM hinzugefügt werden.The
Die Auswertungseinrichtung 25 ist ferner dazu ausgebildet, aus zu einem passierenden Fahrzeug 1 erfassten Sensordaten SD ein das Fahrzeug 1 kennzeichnendes Identitätsdatum ID zu gewinnen, und das gewonnene Identitätsdatum ID des Fahrzeugs 1 den ermittelten Ist-Zustandsdaten ZDI des Stromabnehmers 4 dieses Fahrzeugs 1 zuzuordnen. Das kann beispielsweise durch die Annotationseinheit 30 erfolgen. Als Identitätsdatum ID eines Fahrzeugs 1 kann beispielsweise ein das amtliche Kennzeichen auf einem Nummernschild oder ein anderes Identifikationsmerkmal am Stromabnehmer 4 oder am Fahrzeug 1 sein, welches durch Algorithmen zur automatischen Nummernschilderkennung gewonnen werden kann. Diese Fahrzeugidentifikation erfolgt vorzugsweise in einem der Abweichungserkennung vorgelagerten Schritt, um eine nachfolgend erkannte Abweichung ΔZD der Ist- ZDI von den Soll-Zustandsdaten ZDS eines Stromabnehmers 4 dem zugehörigen Fahrzeug 1 besser zuordnen zu können. Das Identitätsdatum ID des Fahrzeugs 1 kann einer Zustandsmeldung ZM über erkannte Abweichungen ΔZD seines Stromabnehmers 4 hinzugefügt werden.
Die Auswertungseinrichtung 25 weist ferner eine Datenbank 31 auf, in der Identitätsdaten ID von Fahrzeugen 1 mit Stromabnehmern 4 gespeichert sind. Außerdem weist die Auswertungseinrichtung 25 eine Vergleichseinheit 32 zum Abgleich von aus erfassten Sensordaten SD gewonnenen Identitätsdaten ID mit in der Datenbank 31 gespeicherten Identitätsdaten ID auf. Zusätzlich könnten in der Datenbank 31 neben dem Identitätsdatum ID auch Typdaten TD des in diesem Fahrzeug 1 verbauten Stromabnehmers 4 abgespeichert sein. Die Vergleichseinheit 32 erkennt aus dem Kennzeichenvergleich unter den vielen, sich der Sensoreinrichtung 23 nähernden oder diese passierenden Fahrzeugen 1 diejenigen mit Stromabnehmer 4. Die Sensoreinrichtung 23 muss nur von solchen Fahrzeugen 1 mit Stromabnehmern 4 Sensordaten SD erfassen und zur Auswertung vorhalten. Insbesondere bei Fahrzeugen 1 mit abgesenkten Stromabnehmern 4 ist es ohne Kenntnis des Identitätsdatums ID schwieriger zu erkennen, ob es sich um ein Fahrzeug 1 mit Stromabnehmer 4 handelt.The
Das erfindungsgemäße System 22 kann eine fahrstreckenseitige Messvorrichtung 33 zur Detektion eines einen Fahrdraht 5 der Oberleitungsanlage 3 kontaktierenden Stromabnehmers 4 eines sich der Sensoreinrichtung 23 nähernden Fahrzeugs 1 aufweisen. Die Messvorrichtung 33 ist dazu ausgebildet, einen durch den Stromabnehmer 4 bedingten Anhub des Fahrdrahtes 5 zu messen und weist beispielsweise einen über dem Fahrdraht 5 angeordneten Abstandssensor auf, der den bei Durchgang eines den Fahrdraht 5 beschleifenden Stromabnehmers 4 verursachten Anhub des Fahrdrahtes 5 misst. und bei Detektion eines Fahrzeugs 1 mit Stromabnehmer 4 ein Anmeldesignal AS an die Sensoreinrichtung 23 zu übertragen. Die Messvorrichtung kann alternativ eine durch den aufgebauten Stromabnehmer 4 bedingte Höhe des Fahrzeugs 1 messen, indem sie eine unter dem Fahrdraht 5 der Oberleitungsanlage 3 abtastende Lichtschranke aufweist, die durch einen angedrahteten Stromabnehmer 4 ausgelöst wird. Die Messvorrichtung 33 ist in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 gesehen der Sensoreinrichtung 23 vorgelagert. Bei Detektion eines Fahrzeugs 1 mit Stromabnehmer 4 kann die Sensoreinrichtung 23 aktiviert werden. Aus dem gemessenen Fahrdrahtanhub kann außerdem auf die zwischen Schleifleisten 18 und Fahrdraht 5 wirkende Kontaktkraft FK geschlossen werden. Die Kontaktkraft FK kann ebenfalls als Teil der Ist-Zustandsdaten ZDI erfasst werden. Bei Abweichungen ΔZD der Ist- ZDI von den Soll-Zustandsdaten ZDS kann auf eine fehlerhafte Hubeinrichtung 20 des Stromabnehmers 4 oder auf eine abnorme Fahrdrahthöhe geschlossen werden.The
Die Meldungseinheit 28 ist dazu ausgebildet, eine Zustandsmeldung ZM an eine Ausgabeeinrichtung 29 eines Meldungsempfängers zu übertragen. Eine Zustandsmeldung ZM kann je nach Meldeempfänger unterschiedliche Informationsinhalte im Zusammenhang mit einer erkannten Abweichung ΔZD von Ist- ZDI zu Soll-Zustandsdaten ZDS eines überwachten Stromabnehmers 4 haben.The
Bei der Ausgabeeinrichtung 29 kann es sich um eine fahrzeugseitige Ausgabeeinrichtung 29F für einen Fahrzeugführer des die Abweichung ΔZD betreffenden Fahrzeugs 1 handeln. Dem Fahrer des betreffenden Fahrzeugs 1 kann über eine Zustandsmeldung ZM ein Befehl zum Abdrahten des Stromabnehmers 4 bei schwerwiegenden Abweichungen ΔZD oder ein Hinweis zur Wartung oder Reparatur des Stromabnehmers 4 bei einfacheren Abweichungen ΔZD gegeben werden. Die fahrzeugseitige Ausgabeeinrichtung 29F kann durch eine Kontrolllampe und/oder einen Anzeigeschirm im Führerhaus 34 des Fahrzeugs 1 gebildet sein.The output device 29 can be a vehicle-
Bei der Ausgabeeinrichtung 29 kann es sich auch um eine zentralenseitige Ausgabeeinrichtung 29Z einer Zentralstelle 35 handeln. Die Zentralstelle 35 kann ein Halter oder Betreiber des die Abweichung ΔZD betreffenden Fahrzeugs 1 unterhalten, beispielsweise eine Spedition, deren Flotte das betroffene Fahrzeug 1 angehört. Über eine Zustandsmeldung ZM kann diese zusätzlich Hinweise auf eine präventiven Wartung bei geringfügigeren Abweichungen ΔZD erhalten. Die Zentralstelle 35 kann auch ein Betreiber der vom die Abweichung ΔZD betreffenden Fahrzeug 1 kontaktierten Oberleitungsanlage 3 oder des die Abweichungen ΔZD erkennenden Systems 22 unterhalten. Der Betreiber der Oberleitungsanlage 3 und/oder des erfindungsgemäßen Überwachungssystems 22 kann über eine Zustandsmeldung ZM Informationen über Fahrzeuge 1 erhalten, die aufgrund der ermittelten Ist-Zustandsdaten ZDI des Stromabnehmers 4 von der Nutzung der Oberleitungsanlage 3 vorübergehend ausgenommen worden sind. Der Betreiber des Systems 22 kann das Bundesamt für Güterverkehr sein. Über eine Zustandsmeldung ZM kann es Informationen zum Zustand eines Stromabnehmers 4 erhalten und sicherstellen, dass Fahrzeuge 1 mit Schäden am Stromabnehmer 4 die Oberleitungsanlage 3 bis zu deren Behebung nicht nutzen, um infrastrukturseitige Folgeschäden zu vermeiden. Die Zentralstelle 35 kann auch die Polizei unterhalten, die für den vom die Abweichung ΔZD betreffenden Fahrzeug 1 befahrenen Fahrweges 2 zuständig ist. Zur Durchsetzung von Verboten zur Kontaktierung der Oberleitungsanlage 3 kann die Polizei parallel über Zustandsmeldungen ZM informiert werden. Die Übertragung von Zustandsmeldungen ZM an zentrale Ausgabeeinrichtungen 29Z kann per E-Mail oder über einen Kurznachrichtendienst (SMS) oder über ein anderes elektronisches Verfahren übertragen werden.The output device 29 can also be a
Eine Zustandsmeldung ZM kann hierzu Informationen über den Zeitpunkt und Ort der durchgeführten Zustandsüberwachung, über das Fahrzeugkennzeichen ID des Fahrzeugs 1 des überwachten Stromabnehmers 4, über Typdaten TD und gegebenenfalls den Hersteller des überwachten Stromabnehmers 4, über Breite, Länge und Resthöhe von Schleifstücken des überwachten Stromabnehmers 4, über Beschädigungen von Schleifstücken des überwachten Stromabnehmers 4 wie Position und Tiefe und Größe von Rissen oder Ausbrüchen, über Lagewinkel von Schleifleisten 18 des überwachten Stromabnehmers 4 relativ zum Fahrdraht 5, über Temperatur-, Geräusch- oder Feldabweichungen vom Sollzustand des überwachten Stromabnehmers 4, über lose, beschädigte oder fehlende Bauteile wie Ablaufhörner 19 oder Kontaktwippen 17 des überwachten Stromabnehmers 4, oder über die auf den Fahrdraht 5 ausgeübte Kontaktkraft des überwachten Stromabnehmers 4. In der Auswertungseinrichtung 25 können Meldegrenzen für die verschiedenen Abweichungen ΔZD definiert werden, ab deren Erreichen die Übertragung von Zustandsmeldungen ZM ausgelöst wird.For this purpose, a status report ZM can contain information about the time and location of the condition monitoring carried out, the vehicle registration number ID of the vehicle 1 of the monitored pantograph 4, type data TD and, if applicable, the manufacturer of the monitored pantograph 4, the width, length and remaining height of contact strips of the monitored pantograph 4, damage to contact strips of the monitored current collector 4, such as the position and depth and size of cracks or eruptions, the position angle of contact strips 18 of the monitored current collector 4 relative to the
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