DE102022207793A1

DE102022207793A1 - Condition monitoring system with movable sensor device

Info

Publication number: DE102022207793A1
Application number: DE102022207793.8A
Authority: DE
Inventors: Bastian Blase; Martin Kegalj; Matthias Nelkel; Werner Pfliegl
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2024-02-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10) zur Zustandsüberwachung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen (21), insbesondere von Straßenfahrzeugen, welche einen Stromabnehmer (21) zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer entlang eines vom Fahrzeug (20) befahrenen Fahrweges (30) installierten, elektrischen Oberleitungsanlage (40) aufweisen. Es umfasst eine Sensoreinrichtung (11) zur Ermittlung von Zustandsdaten von Stromabnehmern (21) passierender Fahrzeuge (20) und eine seitlich des Fahrwegs (30) aufgestellte Trageinrichtung zur Positionierung der Sensoreinrichtung (11) in einer Arbeitsposition (OP) über dem Fahrweg (30). Indem die Trageinrichtung wenigstens ein die Sensoreinrichtung (11) tragendes Stellglied umfasst, mittels dessen die Sensoreinrichtung (11) aus ihrer Arbeitsposition (OP) über dem Fahrweg (30) in eine Wartungsposition (MP) seitlich des Fahrweges (30) verfahrbar ist, können Wartungsarbeiten an der Sensoreinrichtung (11) ohne eine Sperrung des Fahrwegs (30) durchgeführt werden.The invention relates to a system (10) for monitoring the condition of electrically driven vehicles (21), in particular road vehicles, which have a current collector (21) for feeding in electrical energy from an electrical overhead line system (30) installed along a route traveled by the vehicle (20). (40). It comprises a sensor device (11) for determining status data from pantographs (21) of passing vehicles (20) and a support device set up to the side of the route (30) for positioning the sensor device (11) in a working position (OP) above the route (30). . By the carrying device comprising at least one actuator carrying the sensor device (11), by means of which the sensor device (11) can be moved from its working position (OP) above the travel path (30) into a maintenance position (MP) to the side of the travel path (30), maintenance work can be carried out on the sensor device (11) without blocking the route (30).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Zustandsüberwachung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere von Straßenfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a system for monitoring the condition of electrically powered vehicles, in particular road vehicles, according to the preamble of 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. Ein Ausfall der Oberleitungsanlage verhindert den Energiebezug sämtlicher, die Fahrstrecke mit beschädigter Oberleitung befahrenden Fahrzeuge und ist zu vermeiden. Hierzu wird die Betriebstauglichkeit von Stromabnehmern auf unterschiedliche Arten und Weisen überprüft.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 force or due to electrical errors or malfunctions. A worn or defective pantograph can not only affect the energy feed into the vehicle, but also poses the risk of damaging the overhead line system. A failure of the overhead line system prevents all vehicles traveling along the route with damaged overhead lines from receiving energy and must be avoided. For this purpose, the operational suitability of pantographs is checked in different ways.

Aus der europäische Patentanmeldung EP 2 312 269 A1 ist ein System zur Inspektion von Stromabnehmern mit einer den Stromabnehmer beleuchtenden Lichtquelle und einer Kamera bekannt. Die Kamera ist mit einem Prozessor verbunden, der die Bilder zur Zustandsbestimmung des Stromabnehmers auswertet. Die Lichtquelle ist als Laser ausgebildet, der auf dem Stromabnehmer mehrere parallele Laserlinien bildet. Mindestens ein Analysemodul im Prozessor vergleicht die aufgenommenen Laserlinien mit vorgegebenen Parametern und/oder Mustern, um Unebenheiten in der Oberfläche des Kohleschleifstückes und ungleichmäßigen Verschleiß des Kohleschleifstückes zu erkennen. Alternativ ist der Prozessor auch in der Lage, die Dicke des Kohleschleifstückes zu berechnen.From the European patent application EP 2 312 269 A1 a system for inspecting pantographs with a light source illuminating the pantograph and a camera is known. The camera is connected to a processor that evaluates the images to determine the status of the pantograph. The light source is designed as a laser that forms several parallel laser lines on the current collector. At least one analysis module in the processor compares the recorded laser lines with predetermined parameters and/or patterns in order to detect unevenness in the surface of the carbon grinding piece and uneven wear of the carbon grinding piece. Alternatively, the processor is also able to calculate the thickness of the carbon grinding piece.

Die internationale Patentanmeldung WO 2015/007718 A2 offenbart ein System zur Erfassung eines Zustandes eines Stromabnehmers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Es umfasst eine Videokameraeinrichtung zur digitalen Bildaufnahme des Stromabnehmers und eine Bildauswertungseinrichtung zur datentechnischen Auswertung der Bildaufnahmen. Der Stromabnehmer weist optisch erfassbare Markierungen auf, deren Position und/oder Form und/oder Flächeninhalt und/oder Farbe durch die Bildauswertungseinrichtung automatisch erfassbar sind. Die Markierung des Stromabnehmers erstreckt sich in Verschleißrichtung, wobei sich deren Position und/oder Form und/oder Flächeninhalt und/oder Farbe mit zunehmendem Verschleiß ändert.The international patent application WO 2015/007718 A2 discloses a system for detecting a state of a current collector of an electrically powered vehicle. It includes a video camera device for digitally recording images of the current collector and an image evaluation device for data-technical evaluation of the image recordings. The current collector has optically detectable markings, the position and/or shape and/or surface area and/or color of which can be automatically detected by the image evaluation device. The marking of the current collector extends in the direction of wear, with its position and/or shape and/or surface area and/or color changing with increasing wear.

Die deutsche Patentanmeldung 10 2021 210 476.2 beschreibt ein System zur Zustandsüberwachung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, welche einen Stromabnehmer zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer entlang eines vom Fahrzeug befahrenen Fahrweges installierten, elektrischen Oberleitungsanlage aufweisen. Es 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. Die Auswertungseinrichtung weist eine Speichereinheit zur Speicherung von Soll-Zustandsdaten von Stromabnehmern, die automatisiert durch maschinelles Lernen aus einer Vielzahl von in einer Lernphase der Auswertungseinrichtung ermittelten Ist-Zustandsdate der Stromabnehmer erzeugt werden, eine auf die Speichereinheit zugreifende Erkennungseinheit zur Erkennung der Abweichungen mittels eines trainierten neuronalen Netzes, und eine Meldungseinheit zur Übertragung von auf eine erkannte Abweichung hinweisenden Zustandsmeldungen an ein oder mehrere Ausgabeeinrichtungen von Meldungsempfängern auf. Die Sensoreinrichtung weist eine oder mehrere Sensoreinheiten zur Erfassung von Sensordaten auf, die geometrische Größen und/oder thermodynamische Größen und/oder akustische Größen und/oder elektromagnetische Feldgrößen des Stromabnehmers repräsentieren.German patent application 10 2021 210 476.2 describes a system for monitoring the condition of electrically powered vehicles, which have a current collector for feeding in electrical energy from an electrical overhead line system installed along a route traveled by the vehicle. It comprises a sensor device arranged on the track side and having sensor units for determining actual status data of current collectors of passing vehicles from sensor data recorded by the sensor units. It also includes an evaluation device for the automated detection of deviations between the recorded actual status data of a pantograph and target status data of this pantograph. The evaluation device has a storage unit for storing target status data of pantographs, which are 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, a detection unit accessing the storage unit for detecting the deviations by means of a trained neural network, and a message unit for transmitting status messages indicating a detected deviation to one or more output devices of message recipients. The sensor device has one or more sensor units for acquiring sensor data that represent geometric variables and/or thermodynamic variables and/or acoustic variables and/or electromagnetic field variables of the current collector.

Das Zustandsüberwachungssystem umfasst eine seitlich des Fahrwegs aufgestellte Trageinrichtung zur Positionierung der Sensoreinrichtung in einer Arbeitsposition über dem Fahrweg, beispielsweise einer Fahrbahn für Straßenfahrzeuge oder einem Gleis für Schienenfahrzeuge. Als Trageinrichtung können begehbare Gerüste, Schilderbrücken, Schildermasten oder anderen Infrastruktureinrichtungen genutzt werden, welche den Zugang von Wartungspersonal für Reinigungs- und Reparaturarbeiten an der Sensoreinrichtung erlauben. Verschmutzungen rühren beispielsweise von aufgewirbeltem Staub, Laub, Gischt und dergleichen her, auf Straßen können noch Reifenabrieb sowie Salznebel nach Streuaktivitäten hinzukommen. Da begehbare Trageinrichtungen im Fahrwegenetz nicht in der gewünschten Häufigkeit oder nicht an für Zustandsüberwachungssysteme geeigneten Orten aufgestellt sind und deren Errichtung aufwändig ist, bieten sich als Trageinrichtungen vor allem Stützpunkte der Oberleitungsanlage an. An einem solchen Stützpunkt überragt ein an einem Oberleitungsmast befestigter Ausleger den Fahrweg quer zur Fahrtrichtung der Fahrzeuge, an dem die Kettenwerke aus Tragseilen, Hängern und Fahrdrähten aufgehängt sind. Zur Wartung von an einem Oberleitungsstützpunkt über dem Fahrweg angeordneten Sensoreinrichtungen nutzt das Wartungspersonal Hubsteiger oder Hubarbeitsbühnen, deren Einsatz eine Sperrung des Fahrwegs oder zumindest des elektrifizierten Fahrstreifens bei mehrstreifigen Fahrbahnen während der Wartungsarbeiten erfordert. Diese Maßnahme benötigt Genehmigungen und andere Vorbereitungen für die Absperrung, belastet und gefährdet das Wartungspersonal und behindert den Verkehrsfluss auf dem Fahrweg.The condition monitoring system includes a support device set up to the side of the route for positioning the sensor device in a working position above the route, for example a roadway for road vehicles or a track for rail vehicles. Walkable scaffolding, sign gantries, sign masts or other infrastructure facilities can be used as supporting devices, which allow access by maintenance personnel for cleaning and repair work on the sensor device. Contamination comes, for example, from blown-up dust, leaves, spray and the like; on roads, tire abrasion and salt spray after gritting activities can also occur. Since walk-in support facilities are not set up in the route network with the desired frequency or in locations suitable for condition monitoring systems and their construction is complex, the main support facilities that can be used are bases of the overhead line system. At such a base, a boom attached to a catenary mast projects over the route transverse to the direction of travel of the vehicles, from which the chainwork made of support cables, hangers and contact wires is suspended are. To maintain sensor devices arranged at a catenary support point above the route, the maintenance staff uses cherry pickers or aerial work platforms, the use of which requires the route or at least the electrified lane on multi-lane roads to be closed during maintenance work. This measure requires permits and other preparations for the closure, burdens and endangers maintenance personnel and impedes the flow of traffic on the route.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Zustandsüberwachungssystem derart weiterzubilden, dass Wartungsarbeiten an dessen Sensoreinrichtungen ohne eine Sperrung des Fahrwegs möglich sind.The invention is therefore based on the object of developing a generic condition monitoring system in such a way that maintenance work on its sensor devices is possible without blocking the route.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Zustandsüberwachungssystem der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.The object is achieved according to the invention by a condition monitoring system of the type mentioned at the outset with the features specified in the characterizing part of patent claim 1.

Das System ist zur Zustandsüberwachung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere von Straßen- oder Schienenfahrzeugen, welche einen Stromabnehmer zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer entlang eines vom Fahrzeug befahrenen Fahrweges installierten, elektrischen Oberleitungsanlage aufweisen, ausgebildet und vorgesehen. Es umfasst eine Sensoreinrichtung zur Ermittlung von Zustandsdaten von Stromabnehmern und anderer Fahrzeugteile passierender Fahrzeuge. Die Sensoreinrichtung kann ein oder mehrere Sensoreinheiten aufweisen, beispielsweise eine Videokamera, eine Laufzeitkamera, eine Lidareinheit, ein Wärmebildkamera, eine Lichtschranke, ein Mikrofon, sowie zugehörige Rechen-, Speicher- und Kommunikationseinrichtungen, welche in einem Gehäuse untergebracht sein können. Die Sensoreinrichtung ist über dem Fahrweg an einer seitlich des Fahrwegs aufgestellten Trageinrichtung, die vorzugsweise einen Oberleitungsmast umfasst, befestigt und derart in einer Arbeitsposition positioniert, dass die Erfassungsbereiche der Sensoreinheiten auf ein interessierendes Fahrzeugteil, insbesondere auf den Stromabnehmer, eines unterhalb der Sensoreinrichtung vorbeifahrenden Fahrzeugs ausgerichtet und gegebenenfalls fokussiert sind.The system is designed and provided for the condition monitoring of electrically driven vehicles, in particular road or rail vehicles, which have a current collector for feeding in electrical energy from an electrical overhead line system installed along a route traveled by the vehicle. It includes a sensor device for determining status data from pantographs and other vehicle parts of passing vehicles. The sensor device can have one or more sensor units, for example a video camera, a time-of-flight camera, a lidar unit, a thermal imaging camera, a light barrier, a microphone, as well as associated computing, storage and communication devices, which can be housed in a housing. The sensor device is attached above the route to a support device set up on the side of the route, which preferably comprises a catenary mast, and is positioned in a working position in such a way that the detection areas of the sensor units are aligned with a vehicle part of interest, in particular with the current collector, of a vehicle passing below the sensor device and, if necessary, focused.

Erfindungsgemäß umfasst die Trageinrichtung wenigstens ein die Sensoreinrichtung tragendes Stellglied, mittels dessen die Sensoreinrichtung aus ihrer Arbeitsposition über dem Fahrweg in eine Wartungsposition seitlich des Fahrweges verfahrbar ist. Die Verfahrbarkeit des Stellgliedes kann durch eine bewegliche Lagerung in der Trageinrichtung realisiert werden, wodurch die Sensoreinrichtung für Wartungsarbeiten aus dem Verkehrsraum über dem Fahrweg entfernt werden kann. Die Wartungsposition, in die die Sensoreinrichtung für Reinigungs- oder Reparaturarbeiten verbracht wird, kann seitlich des Fahrwegs beispielsweise über einem Seitenstreifen, einem Grünstreifen oder einem angrenzender Parkplatz liegen. Dort kann Wartungspersonal mittels eines Hubsteigers oder einer Hubarbeitsbühne Zugang zur Sensoreinrichtung erlangen, während der Verkehr auf dem elektrifizierten Fahrweg nicht abgesperrt werden muss. Mittels des Stellgliedes kann die Sensoreinrichtung derart verfahren werden, dass Arbeits- und Wartungsposition auf gleicher Höhe über dem Fahrwegniveau liegen, was die Ausgestaltung des Stellgliedes vereinfacht. Das Stellglied kann aber auch so ausgeführt sein, dass die Sensoreinrichtung seitlich des Fahrwegs aus einer Höhe der Arbeitsposition in die Wartungsposition abgesenkt wird, damit Wartungspersonal ohne weitere Hebemittel Zugriff auf die Sensoreinrichtung erlangen. Das Stellglied kann beispielsweise manuell, etwa mittels eines Seilzugs oder einer Seilwinde oder einer Spindel mit Kurbel, durch das Wartungspersonal verfahren werden.According to the invention, the carrying device comprises at least one actuator carrying the sensor device, by means of which the sensor device can be moved from its working position above the travel path into a maintenance position to the side of the travel path. The actuator can be moved by movable mounting in the carrying device, whereby the sensor device can be removed from the traffic space above the route for maintenance work. The maintenance position into which the sensor device is moved for cleaning or repair work can be on the side of the road, for example over a shoulder, a green strip or an adjacent parking lot. There, maintenance personnel can gain access to the sensor device using a cherry picker or an aerial work platform, while traffic on the electrified route does not have to be blocked off. By means of the actuator, the sensor device can be moved in such a way that the working and maintenance positions are at the same height above the road level, which simplifies the design of the actuator. However, the actuator can also be designed in such a way that the sensor device is lowered to the side of the travel path from a height of the working position into the maintenance position so that maintenance personnel can gain access to the sensor device without additional lifting means. The actuator can, for example, be moved manually by the maintenance personnel, for example using a cable pull or a cable winch or a spindle with a crank.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Stellglied motorisch verfahrbar. Die Stellbewegung des Stellgliedes zum Verfahren der Sensoreinrichtung kann vorzugsweise durch einen elektrischen Antrieb, alternativ durch einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb bewerkstelligt werden. Vorzugsweise kann der Antrieb durch das Wartungspersonal ferngesteuert betätigt werden.In an advantageous embodiment of the system according to the invention, the actuator can be moved by a motor. The actuating movement of the actuator to move the sensor device can preferably be accomplished by an electric drive, alternatively by a pneumatic or hydraulic drive. Preferably, the drive can be operated remotely by maintenance personnel.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Stellglied durch eine entlang einer Führungsschiene verschiebbare Führungsstange gebildet. Hierbei kann sich die vorzugsweise lineare Führungsschiene über den gesamten Weg zwischen Arbeitsposition und Wartungsposition erstrecken, sodass die kurze Führungsstange nur zur Befestigung der Sensoreinrichtung dient und über Rollen oder Gleitkufen entlang der Führungsschiene verfahren wird. Die Führungsstange kann aber auch teleskopartig aus mehreren kürzeren Stangensegmenten aufgebaut sein, die auf Führungsschienen zunächst ineinander einschiebbar sind, um die Sensoreinrichtung von ihrer Arbeitsposition bis zu einer Mittelposition am Oberleitungsmast, und dann voneinander ausziehbar sind, um die Sensoreinrichtung aus der Mittelposition in die Wartungsposition verfahren zu können.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the actuator is formed by a guide rod which can be displaced along a guide rail. Here, the preferably linear guide rail can extend over the entire path between the working position and the maintenance position, so that the short guide rod only serves to fasten the sensor device and is moved along the guide rail via rollers or skids. The guide rod can also be constructed telescopically from several shorter rod segments, which can first be pushed into one another on guide rails in order to move the sensor device from its working position to a middle position on the overhead line mast, and then can be pulled out from one another in order to move the sensor device from the middle position into the maintenance position to be able to.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Stellglied durch einen um eine vertikale Achse drehbaren Drehbalken gebildet. Beispielsweise kann an einem feststehenden Teil der Trageinrichtung, etwa an einem Oberleitungsmast, ein Drehgelenk mit vertikal verlaufender Drehachse angebracht sein. Mit dem Drehgelenk kann das innere Ende des Drehbalkens verbunden, an dessen äußerem Ende die Sensoreinrichtung befestigt sein. Durch Verdrehen des Drehbalkens um beispielsweise 180° kann die Sensoreinrichtung zwischen ihrer Arbeitsposition über dem Fahrweg und ihrer Wartungsposition seitlich des Fahrwegs verfahren werden.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the actuator is formed by a rotating bar which can be rotated about a vertical axis. For example, a swivel joint with a vertical axis of rotation can be attached to a fixed part of the support device, for example on a catenary mast. With the The inner end of the rotating beam can be connected to the swivel joint, at the outer end of which the sensor device can be attached. By rotating the rotating beam by, for example, 180°, the sensor device can be moved between its working position above the travel path and its maintenance position to the side of the travel path.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Stellglied durch ein parallelogrammartig verschwenkbares Hebelgestänge gebildet. So können zwei Hebel über Hebelgelenke an einem kurzen Stützarm des Oberleitungsmasts drehbar gelagert und über weitere Hebelgelenke mit einer Tragstange, an der die Sensoreinrichtung befestigt ist, verbunden sein. Die vier Hebelgelenke bilden die Eckpunkte eines Parallelogramms und weisen parallele, senkrecht auf dem Parallelogramm stehende Gelenkachsen auf. Beim Verschwenken zwischen Arbeits- und Wartungsposition ist die Sensoreinrichtung durch das Hebelgestänge auf einem Kreisbogen zwangsgeführt. Das Hebelgestänge kann in einer waagerechten Ebene liegen, so dass Arbeits- und Wartungsposition auf gleicher Höhe liegen. Liegt das Hebelgestänge in einer vertikalen Ebene, vorzugsweise quer zur Fahrtrichtung des Fahrwegs, kann die Sensoreinrichtung aus der Arbeitsposition über dem Fahrweg nach oben weggeschwenkt werden und kann nach einem Schwenkwinkel von über 180° sogar in eine Wartungsposition abgesenkt werden, die niedriger als die Arbeitsposition liegt.In a further advantageous embodiment of the system according to the invention, the actuator is formed by a lever linkage which can be pivoted in a parallelogram manner. So two levers can be rotatably mounted via lever joints on a short support arm of the overhead line mast and connected via further lever joints to a support rod to which the sensor device is attached. The four lever joints form the corner points of a parallelogram and have parallel joint axes that are perpendicular to the parallelogram. When pivoting between the working and maintenance positions, the sensor device is positively guided on a circular arc by the lever linkage. The lever linkage can lie in a horizontal plane so that the working and maintenance positions are at the same height. If the lever linkage lies in a vertical plane, preferably transverse to the direction of travel of the travel path, the sensor device can be swiveled upwards from the working position above the travel path and, after a swivel angle of over 180 °, can even be lowered into a maintenance position that is lower than the working position .

Um den Dreh- bzw. Schwenkbereich der rotierenden Ausführungsformen zu verringern, können diese mit der Ausführungsform mit Führungsschiene oder mit einem Faltmechanismus kombiniert werden. Hierdurch kann die auskragende Masse aus Sensoreinrichtung und Stellglied näher am Drehpunkt geführt werden, was mit einer geringeren mechanischen Belastung der Trageinrichtung einhergeht.In order to reduce the rotation or pivoting range of the rotating embodiments, they can be combined with the embodiment with a guide rail or with a folding mechanism. As a result, the cantilevered mass of the sensor device and actuator can be guided closer to the pivot point, which is accompanied by a lower mechanical load on the support device.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen, in deren

1 ein erstes Ausführungsbespiel,
2 ein zweites Ausführungsbespiel und
3 ein drittes Ausführungsbespiel

eines erfindungsgemäßen Zustandsüberwachungssystems schematisch veranschaulicht sind.Further advantages and properties of the invention result from the following description of exemplary embodiments based on the drawings, in which

1 a first exemplary embodiment,
2 a second embodiment and
3 a third embodiment

a condition monitoring system according to the invention are schematically illustrated.

Gemäß 1 bis 3 befährt ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 20, das in den dargestellten Ausführungsbeispielen ein Straßenfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen oder eine Sattelzugmaschine mit dieselelektrischen Antrieb, ist, einen elektrifizierten Fahrweg 30, der in den dargestellten Ausführungsbeispielen ein rechter Fahrstreifen 31 einer mehrstreifigen Autobahn ist. Ebenso kann das Fahrzeug 20 ein Schienenfahrzeug, beispielsweise ein Zug oder eine Lokomotive, sein, welches einen als Gleis ausgebildeten Fahrweg 30 befährt. Entlang des Fahrwegs 30 ist eine zweipolige elektrische Oberleitungsanlage 40 zur Elektrifizierung des rechten Fahrstreifen 31 installiert, über dem als Hin- und Rückleiter ausgebildeten Fahrdrähte 41 parallel zueinander und symmetrisch zu einer Fahrstreifenmitte verlaufen. Bei einpoligen Oberleitungsanlagen für Schienenfahrzeuge verläuft der Fahrdraht in einem Zickzack um die Gleismitte. Die Fahrdrähte 41 sind Teile nicht näher dargestellter Längskettenwerke, die an Stützpunkten der Oberleitungsanlage 40 in der erforderlichen Fahrdrahthöhe über Fahrwegniveau aufgehängt und durch nicht näher dargestellte Spanneinrichtungen abgespannt werden. An einem Stützpunkt ist seitlich des Fahrwegs 30 ein Oberleitungsmast 42 aufgestellt, von dem ein mittels eines Zugseils 43 verspannter Ausleger 44 quer über den Fahrstreifen 31 ragt. An dem Ausleger 44 sind die Kettenwerke mit Fahrdrähten 41 befestigt. Ein nicht dargestelltes Unterwerk stellt in einem Speiseabschnitt der Oberleitungsanlage 40 elektrische Energie über die Fahrdrähte 41 bereit. Die elektrische Energie kann in das Fahrzeug 20 zur Versorgung eines elektrischen oder hybridelektrischen Antriebs und/oder zur Aufladung eines Energiespeichers eingespeist werden. Hierzu weist das Fahrzeug 30 einen Stromabnehmer 21 auf, der ein aufstellbares Traggestänge 22 und von diesem getragene Schleifleisten 23 umfasst. Das Traggestänge 22 kann pantografenartig ausgebildet sein und mittels einer nicht dargestellten Hubeinrichtung aus einer unteren Ruheposition, in der die Schleifleisten 23 auf einem Fahrzeugdach abgelegt sind, in eine obere Kontaktposition, in der die Schleifleisten 23 die jeweiligen Fahrdrähte 41 elektrisch kontaktieren, angehoben werden.According to 1 until 3 An electrically driven vehicle 20, which in the illustrated exemplary embodiments is a road vehicle, for example a truck or a tractor-trailer with a diesel-electric drive, travels on an electrified route 30, which in the illustrated exemplary embodiments is a right-hand lane 31 of a multi-lane highway. Likewise, the vehicle 20 can be a rail vehicle, for example a train or a locomotive, which travels on a route 30 designed as a track. A two-pole electrical overhead line system 40 for electrifying the right lane 31 is installed along the route 30, over which contact wires 41 designed as outward and return conductors run parallel to one another and symmetrically to the center of the lane. In single-pole overhead line systems for rail vehicles, the contact wire runs in a zigzag around the middle of the track. The contact wires 41 are parts of longitudinal chain structures, not shown, which are suspended from support points of the overhead line system 40 at the required contact wire height above track level and are tensioned by tensioning devices, not shown. A catenary mast 42 is set up at a support point to the side of the route 30, from which a boom 44 braced by means of a traction cable 43 projects transversely over the lane 31. The chain works with contact wires 41 are attached to the boom 44. A substation, not shown, provides electrical energy via the contact wires 41 in a feed section of the overhead line system 40. The electrical energy can be fed into the vehicle 20 to supply an electric or hybrid-electric drive and/or to charge an energy storage device. For this purpose, the vehicle 30 has a current collector 21, which includes an adjustable support rod 22 and contact strips 23 carried by it. The support rod 22 can be designed like a pantograph and can be raised by means of a lifting device (not shown) from a lower rest position, in which the contact strips 23 are placed on a vehicle roof, into an upper contact position in which the contact strips 23 electrically contact the respective contact wires 41.

Gemäß 1 bis 3 umfasst das System 10 zur Zustandsüberwachung eine Sensoreinrichtung 11 zur Ermittlung von Zustandsdaten von Stromabnehmern 21 und gegebenenfalls anderer Fahrzeugteile passierender Fahrzeuge 20. Die Sensoreinrichtung 11 kann ein oder mehrere Sensoreinheiten aufweisen, beispielsweise eine Videokamera und/oder eine Laufzeitkamera und/oder eine Lidareinheit und/oder ein Wärmebildkamera und/oder ein Mikrofon, welche in einem Gehäuse untergebracht sein können. Die Sensoreinrichtung 11 ist über dem rechten Fahrstreifen 31 an einer seitlich des Fahrwegs 30 aufgestellten Trageinrichtung, die vorzugsweise einen Oberleitungsmast 42 umfasst, befestigt und derart in einer Arbeitsposition OP positioniert, dass die Erfassungsbereiche der Sensoreinheiten auf ein interessierendes Fahrzeugteil, insbesondere auf den Stromabnehmer 21, eines unter der Sensoreinrichtung 11 hindurchfahrenden Fahrzeugs 20 ausgerichtet und gegebenenfalls fokussiert sind.According to 1 until 3 The system 10 for condition monitoring includes a sensor device 11 for determining status data of current collectors 21 and possibly other vehicle parts of passing vehicles 20. The sensor device 11 can have one or more sensor units, for example a video camera and/or a time-of-flight camera and/or a lidar unit and/or a thermal imaging camera and/or a microphone, which can be housed in a housing. The sensor device 11 is attached above the right lane 31 to a support device set up on the side of the route 30, which preferably comprises a catenary mast 42, and is positioned in a working position OP in such a way that the detection areas of the sensor units point to a vehicle part of interest, in particular to the current collector 21. one under the senso cleaning device 11 vehicle 20 passing through are aligned and, if necessary, focused.

Gemäß 1 bis 3 umfasst die Trageinrichtung wenigstens ein die Sensoreinrichtung 11 tragendes Stellglied, mittels dessen die Sensoreinrichtung 11 aus ihrer Arbeitsposition OP über dem Fahrweg 30 in eine Wartungsposition MP seitlich des Fahrweges 30 verfahrbar ist. Die Verfahrbarkeit des Stellgliedes kann durch eine bewegliche Lagerung in der Trageinrichtung realisiert werden, wodurch die Sensoreinrichtung 11 für Wartungsarbeiten aus dem Verkehrsraum über dem Fahrweg 30 entfernt werden kann. Die Wartungsposition MP, in die die Sensoreinrichtung 11 für Reinigungs- oder Reparaturarbeiten verbracht wird, kann seitlich des Fahrwegs 30, beispielsweise über einem Seitenstreifen 32 mit Rückhaltesystem 33, einem dahinter angeordneten Grünstreifen 34 oder, wie in 1 bis 3 dargestellt, einem angrenzenden Parkplatz 35 liegen. Dort kann Wartungspersonal 51 mittels eines Hubsteigers 50 oder einer Hubarbeitsbühne Zugang zur Sensoreinrichtung 11 erlangen, während der Verkehr auf dem elektrifizierten Fahrweg 30 nicht abgesperrt werden muss. Mittels des Stellgliedes kann die Sensoreinrichtung 11 derart verfahren werden, dass Arbeits- OP und Wartungsposition MP auf gleicher Höhe über dem Fahrwegniveau liegen, was die Ausgestaltung des Stellgliedes vereinfacht. Das Stellglied kann aber auch so ausgeführt sein, dass die Sensoreinrichtung 11 seitlich des Fahrwegs 30 aus einer Höhe der Arbeitsposition OP in die Wartungsposition MP abgesenkt wird, damit Wartungspersonal ohne weitere Hebemittel Zugriff auf die Sensoreinrichtung 11 erlangen - was in 1 bis 3 jedoch nicht dargestellt ist. Das Stellglied kann beispielsweise manuell, etwas mittels eines Seilzugs oder einer Seilwinde, durch das Wartungspersonal verfahren werden. Vorzugsweise ist das Stellglied aber motorisch verfahrbar. Die Stellbewegung des Stellgliedes zum Verfahren der Sensoreinrichtung 11 kann vorzugsweise durch einen elektrischen Antrieb, alternativ durch einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb bewerkstelligt werden. Vorzugsweise kann der Antrieb durch das Wartungspersonal ferngesteuert betätigt werden.According to 1 until 3 the carrying device comprises at least one actuator carrying the sensor device 11, by means of which the sensor device 11 can be moved from its working position OP above the travel path 30 into a maintenance position MP to the side of the travel path 30. The actuator can be moved by movable mounting in the carrying device, whereby the sensor device 11 can be removed from the traffic area above the route 30 for maintenance work. The maintenance position MP, into which the sensor device 11 is moved for cleaning or repair work, can be to the side of the route 30, for example above a side strip 32 with a restraint system 33, a green strip 34 arranged behind it or, as in 1 until 3 shown, an adjacent parking lot 35 is located. There, maintenance personnel 51 can gain access to the sensor device 11 using a cherry picker 50 or an aerial work platform, while traffic on the electrified route 30 does not have to be blocked off. By means of the actuator, the sensor device 11 can be moved in such a way that the working OP and maintenance position MP are at the same height above the road level, which simplifies the design of the actuator. However, the actuator can also be designed in such a way that the sensor device 11 is lowered to the side of the travel path 30 from a height of the working position OP into the maintenance position MP, so that maintenance personnel can gain access to the sensor device 11 without additional lifting means - which in 1 until 3 however, is not shown. The actuator can, for example, be moved manually by the maintenance personnel, using a cable pull or a cable winch. However, the actuator is preferably movable by motor. The actuating movement of the actuator for moving the sensor device 11 can preferably be accomplished by an electric drive, alternatively by a pneumatic or hydraulic drive. Preferably, the drive can be operated remotely by maintenance personnel.

Gemäß 1 ist das Stellglied durch einen um eine vertikale Achse 15 drehbaren Drehbalken 14 gebildet. Hierzu ist am Oberleitungsmast 42 ein Drehgelenk mit vertikal verlaufender Drehachse 15 angebracht, mit dem das innere Ende des Drehbalkens 14 verbunden ist. Am äußeren Ende des Drehbalkens 14 ist die Sensoreinrichtung 11 befestigt. Durch Verdrehen des Drehbalkens 14 um beispielsweise 180° kann die Sensoreinrichtung 11 zwischen ihrer Arbeitsposition OP über dem Fahrweg 30 und ihrer Wartungsposition MP (in Strichlinie dargestellt) seitlich des Fahrwegs 30 verfahren werden.According to 1 the actuator is formed by a rotary bar 14 which can be rotated about a vertical axis 15. For this purpose, a swivel joint with a vertical axis of rotation 15 is attached to the overhead line mast 42, with which the inner end of the rotating beam 14 is connected. The sensor device 11 is attached to the outer end of the rotating beam 14. By rotating the rotating bar 14 by, for example, 180°, the sensor device 11 can be moved between its working position OP above the travel path 30 and its maintenance position MP (shown in a dashed line) to the side of the travel path 30.

Gemäß 2 ist das Stellglied durch eine entlang einer Führungsschiene 13 verschiebbare Führungsstange 12 gebildet. Hier nicht dargestellt, kann sich die vorzugsweise lineare Führungsschiene über den gesamten Weg zwischen Arbeitsposition OP und Wartungsposition MP erstrecken, sodass die kurze Führungsstange nur zur Befestigung der Sensoreinrichtung 11 dient und über Rollen oder Gleitkufen entlang der Führungsschiene verfahren wird. Die Führungsstange 12 kann aber auch teleskopartig aus mehreren kürzeren Stangensegmenten aufgebaut sein, die auf Führungsschienen 13 zunächst ineinander einschiebbar sind, um die Sensoreinrichtung 11 von ihrer Arbeitsposition OP bis zu einer Mittelposition am Oberleitungsmast 42, und dann voneinander ausziehbar sind, um die Sensoreinrichtung 11 aus der Mittelposition in die Wartungsposition MP (in Strichlinien dargestellt) verfahren zu können.According to 2 the actuator is formed by a guide rod 12 which can be displaced along a guide rail 13. Not shown here, the preferably linear guide rail can extend over the entire path between the working position OP and the maintenance position MP, so that the short guide rod only serves to fasten the sensor device 11 and is moved along the guide rail via rollers or skids. The guide rod 12 can also be constructed telescopically from several shorter rod segments, which can first be pushed into one another on guide rails 13 in order to move the sensor device 11 from its working position OP to a middle position on the overhead line mast 42, and then can be pulled out from one another in order to extend the sensor device 11 from the middle position to the maintenance position MP (shown in dashed lines).

Gemäß 3 ist das Stellglied durch ein parallelogrammartig verschwenkbares Hebelgestänge gebildet. So können ein erster Hebel 16 und ein zweiter Hebel 17 jeweils über Hebelgelenke 19 an einem kurzen Stützarm 45 des Oberleitungsmasts 42 drehbar gelagert und über weitere Hebelgelenke 19 mit einer Tragstange 18, an der die Sensoreinrichtung 11 befestigt ist, verbunden sein. Die vier Hebelgelenke 19 bilden die Eckpunkte eines Parallelogramms und weisen parallele, senkrecht auf dem Parallelogramm stehende Gelenkachsen auf. Beim Verschwenken zwischen Arbeitsposition OP (in Volllinien dargestellt) und Wartungsposition MP (in Strichlinien dargestellt) ist die Sensoreinrichtung 11 durch das Hebelgestänge auf einem Kreisbogen V zwangsgeführt (Zwischenpositionen bei 60° in Strichpunktlinie und bei 120° Schwenkwinkel in Strichzweipunktline dargestellt). Das Hebelgestänge kann in einer waagerechten Ebene liegen, was hier nicht dargestellt ist. Das Hebelgestänge liegt in einer vertikalen Ebene, vorzugsweise quer zur Fahrtrichtung des Fahrwegs 30. Hierdurch kann die Sensoreinrichtung 11 aus der Arbeitsposition OP über dem Fahrweg 30 nach oben weggeschwenkt werden und nach einem Schwenkwinkel von 180° in die gleich hoch liegende Wartungsposition MP verbracht werden. Wird, was hier nicht dargestellt ist, über 180° verschwenkt, kann die Sensoreinrichtung 11 sogar in eine Wartungsposition abgesenkt werden, die niedriger als die Arbeitsposition OP liegt. Ebenfalls nicht dargestellt sind Kombinationen der genannten Ausführungsbeispiele.According to 3 The actuator is formed by a lever linkage that can be pivoted like a parallelogram. A first lever 16 and a second lever 17 can each be rotatably mounted via lever joints 19 on a short support arm 45 of the overhead line mast 42 and connected via further lever joints 19 to a support rod 18 to which the sensor device 11 is attached. The four lever joints 19 form the corner points of a parallelogram and have parallel joint axes that are perpendicular to the parallelogram. When pivoting between the working position OP (shown in solid lines) and maintenance position MP (shown in dashed lines), the sensor device 11 is positively guided by the lever linkage on a circular arc V (intermediate positions at 60 ° shown in a dash-dot line and at a 120 ° swivel angle in a dash-dot line). The lever linkage can lie in a horizontal plane, which is not shown here. The lever linkage lies in a vertical plane, preferably transversely to the direction of travel of the travel path 30. As a result, the sensor device 11 can be pivoted upwards from the working position OP above the travel path 30 and, after a swivel angle of 180 °, can be moved into the maintenance position MP at the same height. If, which is not shown here, is pivoted through 180°, the sensor device 11 can even be lowered into a maintenance position that is lower than the working position OP. Combinations of the exemplary embodiments mentioned are also not shown.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2312269 A1 [0003]
WO 2015007718 A2 [0004]

Claims

System (10) for monitoring the condition of electrically driven vehicles (21), in particular road vehicles, which have a current collector (21) for feeding in electrical energy from an electrical overhead line system (40) installed along a route (30) traveled by the vehicle (20). , comprising - a sensor device (11) for determining status data from pantographs (21) of passing vehicles (20), and - a support device set up to the side of the route (30) for positioning the sensor device (11) in a working position (OP) above the route (30), characterized in that - the carrying device comprises at least one actuator carrying the sensor device (11), by means of which the sensor device (11) moves from its working position (OP) above the route (30) into a maintenance position (MP) to the side of the route (30) is movable.

System (10) after Claim 1 , - whereby the actuator can be moved by motor.

System (10) after Claim 1 or 2 , - wherein the actuator is formed by a guide rod (12) which can be displaced along a guide rail (13).

System (10) according to one of claims 1 to 3, - The actuator is formed by a rotating beam (14) which can be rotated about a vertical axis (15).

System (10) according to one of the Claims 1 until 3 , - whereby the actuator is formed by a lever linkage (16, 17, 18, 19) which can be pivoted like a parallelogram.