DE19613737A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie zur Erfassung von Stößen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren und eine Meßvorrichtung zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge sowie das Auftreten von Stößen an der Fahrleitung. Die Meßvorrichtung kann in vorteilhafter Weise an einem Stromabnehmer mit einer Schleifleiste eines jeden Schienenfahrzeuges angebracht werden.

Die Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge werden turnusmäßig auf ihre Abnutzung und Veränderungen in der Seitenlage überprüft. Darüber hinaus müssen auftretende Unebenheiten und Stöße an der Fahrleitung erfaßt und rechtzeitig beseitigt werden.

Um eine gleichmäßige Abnutzung und Belastung der Schleifleisten zu gewährleisten, ist die Fahrleitung in einer Zickzacklinie über den Gleisen gespannt. Dabei muß sich die Zickzacklinie möglichst gleichmäßig über die gesamte Schleiffläche der Schleifleiste bewegen, aber nicht darüber hinaus gehen. Bei einer zu großen Abnutzung der Fahrleitung besteht die Gefahr, daß die Schleifleiste mit der Aufhängung der Fahrleitung in Berührung kommt und dadurch der Kohleschleifkörper beschädigt oder zerstört werden kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr des Reißens der Fahrleitung.

Durch Unebenheiten an der Fahrleitung kommt es insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten an den Stromabnehmern zu schädlichen Vibrationen und es können Abhebevorgänge der Stromabnehmer von der Fahrleitung auftreten, die zu kurzzeitigen Stromunterbrechungen führen. Die Stromunterbrechungen verursachen die Bildung von Lichtbögen, wodurch die Schleiffläche der Fahrleitung angeschmolzen wird und dadurch eine Rauhigkeit entsteht, die zu einem höheren Verschleiß der Kohleschleifleisten führt. Hinzu kommt eine starke thermische Belastung der Kohleschleifleisten, die eine Gefügeveränderung der Kohlekörper verursacht, wodurch deren Festigkeit sowie die elektrische Leitfähigkeit reduziert wird. Durch Unebenheiten verursachte Stöße können zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Schleifleisten führen.

Zur Gewährleistung eines störungsfreien Fahrbetriebes müssen daher Veränderungen an der Fahrleitung möglichst schnell erfaßt und beseitigt werden. Derartige Messungen sollen möglichst den Fahrbetrieb nicht stören und im normalen Fahrbetrieb durchgeführt werden.

Für die Überprüfung der Fahrleitungen sind unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren bekannt.

Nach der DE-OS 24 40 085 und der Zusatzlösung 25 47 081 sind auf dem Wagendach eines Schienenfahrzeuges an einem Distanzstück in einer festen Entfernung voneinander zwei photoelektrische Sensoren so angeordnet, daß sie in einem bestimmten Winkel mit der Fahrleitung in Bezug stehen und die Sensoren mit einer elektronischen Meßwertverarbeitungseinheit verbunden sind, in welcher die Signale der Sensoren derart verarbeitet werden, daß aufgrund einer trigonometrischen Berechnung die Lage des Fahrdrahtes nach Höhe und Seitenlage ermittelt werden kann.

Wie die Anmelderin selbst erkannte, wird aufgrund der komplizierten Verhältnisse bei einer solchen Messung, die insbesondere durch die auftretenden Schwingungen des Fahrzeuges verursacht werden, das Meßergebnis verfälscht. Aus diesem Grunde sollte mit der Zusatzlösung die durch das Schienenfahrzeug verursachte Lageabweichung, bezogen auf die Schienenoberkante, mittels Sensoren erfaßt und damit das Meßergebnis rechnerisch entkoppelt werden. In der Praxis hat sich diese Lösung, aufgrund der unterschiedlichen Einflußfaktoren, nicht bewährt.

In der DE-OS 32 09 067 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Höhen- und Seitenlage der Fahrleitung beschriebenen, wonach mit einer bzw. mehreren am Schienenfahrzeug beweglich befestigten Abtasteinrichtungen die Seiten und/oder Höhenlageänderungen der Fahrleitung über eine Kräfteänderung an der Abtasteinrichtung erfaßt wird.

Die Kräfteänderungen werden durch Kraft-Spannungswandler in proportionale Signalspannungen umgeformt und einer Auswerteeinrichtung im Fahrzeug zugeführt. Die Abtasteinrichtung besteht aus einem starren Balken, der durch Gelenkhebel, die an den Enden des Balkens angreifen, federnd in Anlage an der Fahrleitung gehalten wird. An den Gelenkhebeln sind die Kraft-Spannungswandler angeordnet, die ein dem Spreizwinkel proportionales Meßsignal erzeugen.

Mit dieser Meßvorrichtung läßt sich die genaue Fahrleitungsseitenlage nicht erfassen. Ebenso ist es schwierig, mit einer Vorrichtung beide Messungen, die Höhen- und die Seitenlage, gleichzeitig auszuführen, da sich die einzelnen Kraftwirkungen nur sehr schwer zuordnen lassen.

Ein weiterer Nachteil der Meßvorrichtung besteht darin, daß zusätzliche Aufbauten auf den Fahrzeugen notwendig sind, wofür spezielle Meßfahrzeuge benötigt werden.

Der Grad der Abnutzung der Fahrleitung kann mit den genannten Meßvorrichtungen nicht erfaßt werden.

Bekannte Vorrichtungen, mit denen mittels Reflexion die Breite der Schleiffläche der Fahrleitung optisch ermittelt wird, vermitteln nur Näherungswerte. Hinzu kommt, daß bei einer solchen Meßmethode bei einer sehr starken Abnutzung sich die Schleiffläche aufgrund des annähernd kreisförmigen Querschnittes der Fahrleitung wieder verringert und dann ein falsches Ergebnis signalisiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Meßverfahren und eine Meßvorrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens zu schaffen, mit denen von dem vorhandenen Stromabnehmer mit Schleifleiste aus, die Stärke und die Seitenlage der Fahrleitungen bestimmt werden kann und auftretende Unebenheiten an der Fahrleitung erfaßt werden können.

Nach dem erfindungsgemäßen Meßverfahren ist zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage der Fahrleitungen sowie der Erfassung von Stößen, seitlich auf die Fahrleitung, in einem Winkel von 90° bzw. annähernd 90° zu deren Schleiffläche, ein von einem optischen Sender abgestrahlter, parallel verlaufender Strahlengang gerichtet, der über eine Meßstrecke mit seinen äußeren Strahlen auf eine gegenüber angeordnete erste optische Empfängerzeile trifft und einen Schatten der Fahrleitung abbildet, der direkt proportional der Stärke der Fahrleitung ist. Ein Strahlenteil des Strahlenganges, oder in einer Taktfrequenz der gesamte Strahlengang, trifft auf eine Umlenkeinrichtung - eine Spiegelanordnung oder ein Prisma -, die auf einem Führungsbock angeordnet ist, der der Lage der Fahrleitung folgt und den Strahlengang auf eine zweite optische Empfängerzeile lenkt und einen Lichtpunkt projiziert, dessen Verschiebung der Lage der Fahrleitung direkt proportional ist.

In an sich bekannter Weise kann auch die Lage des Führungsbockes zu einer Linearführung erfaßt werden, die der Lage der Fahrleitung zur Schleifleiste direkt proportional ist. Treten Unebenheiten oder Stöße an der Fahrleitung auf, so entstehen an dem Stromabnehmer und/oder dem Führungsbock Schwingungen, die zu einer Verschiebung der Hell-Dunkel- Grenzen des projizierten Schattens auf der ersten Empfängerzeile in der Schwingungsfrequenz führen.

Es kann auch ein Strahlenteil des Strahlenganges gegen die sich berührenden Schleifflächen der Schleifleiste und der Fahrleitung gerichtet sein, die während der Fahrbewegung des Schienenfahrzeuges das Anliegen der Schleifleiste an der Fahrleitung kontrollieren. Treten durch Unebenheiten der Fahrleitung beim Fahren Abhebevorgänge auf, so signalisieren die zwischen der Schleifleiste und der Fahrleitung hindurchtretenden Strahlen die Abhebevorgänge des Stromabnehmers.

Als optischer Sender kommt vorzugsweise eine Laserdiode zum Einsatz, deren divergenter Strahlengang von einer Linse in den parallel verlaufenden Strahlengang umgeformt wird. Es kann aber auch jede andere optische Strahlenquelle zur Anwendung kommen, die einen parallel verlaufenden Strahlengang abstrahlt.

So kann der parallele Strahlengang auch von einem optischen Sender abgestrahlt werden, der das Tageslicht bündelt.

Von der Empfängerzeile bzw. den Empfängerzeilen wird die Hell-Dunkel-Grenze der projizierten Schatten als Meßsignale über eine optische Strecke einer Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug zugeführt.

Die Meßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäß aus einem optischen Sender, der zur einen Seite der Fahrleitung mit seinem Strahlenaustritt in einem Winkel von 90° bzw. annähernd 90° zu deren Schleiffläche angeordnet ist und einer ersten optischen Empfängerzeile zur gegenüberliegenden Seite der Fahrleitung und vorzugsweise einer zweiten optischen Empfängerzeile, die unterhalb der Fahrleitung angeordnet ist. Der optische Sender ist mit der ersten Empfängerzeile über eine Meßstrecke eines parallel verlaufenden Strahlenganges, in der die Fahrleitungsstärke gemessen wird, optisch verbunden. Mit der zweiten Empfängerzeile erfolgt die optische Verbindung über eine Umlenkeinrichtung, die in dem Strahlengang oder teilweise in dem Strahlengang angeordnet ist und an einem Führungsbock positioniert ist, der von der Fahrleitung geführt ist und während der Fahrbewegung des Schienenfahrzeuges der Lage der Fahrleitung folgt. Die Umlenkeinrichtung ist gegebenenfalls mit einem Steller und einem Taktgeber verbunden, der in einer Taktfrequenz den Strahlengang auf die zweite Empfängerzeile umlenkt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der Sender und die Empfängerzeile mit an dem Führungsbock angeordnet. Der Führungsbock ist parallel zur Schleifleiste des Stromabnehmers an einem Schlitten auf der Linearführung gleitend angebracht und auf dem Schlitten an einer Welle quer zur Fahrleitung schwenkbar gelagert. Dadurch kann die Fahrleitung bei Überschreiten einer äußeren Sollage aus dem Führungsbock heraus gleiten. Der Schlitten ist mit dem Führungsbock auf der Linearführung entgegen der Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeuges von der Fahrleitung abschwenkbar gelagert. Stößt der Führungsbock in der Fahrbewegung auf ein Hindernis, so schwenkt der Schlitten mit dem Führungsbock von der Fahrleitung ab.

Der Führungsbock mit dem Schlitten und der Linearführung sind federnd mit dem Stromabnehmer verbunden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung sind an der Schleifleiste zu beiden Querseiten Meßhörner aufgesetzt, die jeweils eine Ausbauchung besitzen, die über dei Schleiffläche der Schleifleiste ragen, und in eine der Ausbauchungen der Strahlenaustritt des optischen Sender und in der jeweils gegenüberliegenden Ausbauchung die optische Empfängerzeile angeordnet sind, die durch Öffnungen in den Ausbauchungen über die Meßstrecke des über die Schleiffläche der Schleifleiste gelenkten Strahlenganges optisch miteinander verbunden sind. Die Schleifleiste kann aus einem Isolierkörper bestehen, der zu einer zweiten Schleifleiste zur Abnahme des Fahrstromes angeordnet ist.

An den Meßhörnern der Schleifleiste sind quer zu deren Schleiffläche, in vorteilhafter Weise, An- und Ablaufschrägen vorgesehen, die dazu dienen, daß z. B. bei kreuzenden Fahrleitungen, über die die Schleifleiste geführt wird, keine Schläge auf die Meßhörner wirken.

Die optische Empfängerzeile besteht aus einer Vielzahl optisch voneinander isolierter Lichtwellenleiter, die mit ihren Stirnflächen ihres einen Ende, der Meßstrecke zugewandt und mit ihrem anderen Ende mit der Auswerteeinrichtung verbunden sind.

Die optische Empfängerzeile kann auch aus einer CCD-Zeile und einem Signalumsetzer bestehen, die über eine optische Strecke mit einer Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug verbunden sind.

Nach einer weiteren Lösungsvariante kann die zweite Empfängerzeile auch entfallen. Hierbei wird die Lage des Schlittens mit dem Führungsbock in an sich bekannter Weise mittels eines Wegaufnehmers auf der Linearführung erfaßt, deren Lage direkt der Lage der Fahrleitung proportional ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung können Messungen der Stärke und der Seitenlage der Fahrleitungen sowie auftretende Stöße von dem vorhandenen Stromabnehmer aus durchgeführt werden. Es sind keine spezielle Meßfahrzeuge oder zusätzliche Aufbauten auf den Schienenfahrzeugen notwendig.

Die erfindungsgemäßen Lösungen sind nicht nur auf Stromabnehmer mit einer Schleifleiste beschränkt, sondern können auch für andere Stromabnehmer, so zum Beispiel für Stromabnehmer von Oberleitungsomnibussen, gleichermaßen eingesetzt werden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt des Führungsbockes, der auf einen Schlitten mit Linearführung gleitend angeordnet ist. An dem Führungsbock sind der optische Sender und die Empfängerzeile angebracht.

Fig. 2 eine Draufsicht von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt A-A nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt des Führungsbockes nach Fig. 1 mit einer Umlenkeinrichtung und einer zweiten Empfängerzeile.

Fig. 5 einen Längsschnitt einer Schleifleiste mit angesetzten Meßhörnern.

Fig. 6 eine Draufsicht von Fig. 5.

Das Verfahren zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie zur Erfassung von Stößen an den Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Zur Bestimmung der Stärke der Fahrleitung 7 ist seitlich auf diese, in einem Winkel von 90° bzw. annähernd 90° zu deren Schleiffläche 7.1, ein von einem optischen Sender 1 abgestrahlter parallel verlaufender Strahlengang 2 bzw. 2′ über eine Meßstrecke 3 bzw. 3′ gerichtet. Der Strahlengang 2 bzw. 2′ trifft mit seinen Begrenzungsstrahlen 4 bzw. 4′ auf eine gegenüber angeordnete optische Empfängerzeile 5 bzw. 5′ und bildet auf diesen einen Schatten der Fahrleitung 7 ab, der direkt proportional der Stärke der Fahrleitung 7 ist.

Die Seitenlage der Fahrleitung 7 wird relativ zur Schleifleiste 11 bzw. 11′ des Stromabnehmers 15 bestimmt. Dazu wird ein Strahlenteil 2.1 der Strahlen des Strahlenganges 2 oder in einer Taktfrequenz der gesamte Strahlengang 2 auf eine Umlenkeinrichtung 8 gelenkt. Die Umlenkeinrichtung 8 ist auf einem Führungsbock 10 angeordnet, der der Lage der Fahrleitung 7 folgt und den Strahlenteil 2.1 oder den gesamten Strahlengang 2 auf eine zweite optische Empfängerzeile 5′′ lenkt. Auf dieser wird ein Lichtpunkt projiziert dessen Verschiebung der Lage der Fahrleitung 7 direkt proportional ist.

Nach einer weiteren Lösungsvariante zur Bestimmung der Seitenlage der Fahrleitung 7 wird die Lage des Führungsbockes 10 auf der Linearführung 13 in an sich bekannter Weise erfaßt und über eine optische Strecke einer Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug zugeführt. Die der Lage der Fahrleitung 7 auf der Linearführung 13 entspricht dessen Lage auf der Schleifleiste 11 bzw. 11′. Bei dieser Lösungsvariante ist eine Umlenkeinrichtung nicht erforderlich.

Der parallele Strahlengang wird vorzugsweise von einer Laserdiode emittiert, deren divergenter Strahlengang von einer Linse 9 umgeformt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung wird der parallele Strahlengang 2 bzw. 2′ von einem optischen Sender 1 bzw. 1′ abgestrahlt, der das Tageslicht bündelt.

Die auf den Empfängerzeilen 5 und 5′ abgebildeten Hell-Dunkel-Grenzen der projizierten Schatten der Fahrleitung 7 bzw. der auf die Empfängerzeile 5′′ projizierte Lichtpunkt zur Bestimmung der Lage des Fahrdrahtes 7 werden wiederum als Meßsignale über eine optische Strecke einer Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug zugeführt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Fig. 1 bis Fig. 6 dargestellt. Nach den Fig. 1 bis Fig. 4 ist für die Messung der Stärke der Fahrleitung 7 ein Führungsbock 10 zur Schleifleiste 11 des Stromabnehmers 15 angeordnet, der von der Fahrleitung 7 auf einer Linearführung 13 parallel zu der Schleifleiste 11 geführt wird. An dem Führungsbock 10 sind ein optischer Sender 1 und eine optische Empfängerzeile 5 befestigt. Zur einen Seite der Fahrleitung 7 ist der optische Sender 1 in einem Winkel von 90° zur Schleiffläche 7.1 der Schleifleiste 7 mit seinen parallel verlaufenden Strahlengang 2 auf die Fahrleitung 7 gerichtet und zur gegenüberliegenden Seite ist die optische Empfängerzeile 5 angeordnet. Der optische Sender 1 ist mit der optischen Empfängerzeile 5 über eine Meßstrecke 3 verbunden.

Zur Messung der relativen Lage der Fahrleitung 7 zu der Schleifleiste 11 des Stromabnehmers 15 ist in dem Strahlengang 2 oder teilweise in dem Strahlengang 2 an dem Führungsbock 10 eine Umlenkeinrichtung 8 angeordnet, die eine optische Verbindung mit einer zweiten optischen Empfängerzeile 5′′ herstellt. Die Umlenkeinrichtung 8 kann mit einem Steller verbunden sein, der dann in einer Taktfrequenz die optische Verbindung mit der zweiten Empfängerzeile 5′′ herstellt. Auf diese Weise erfolgt die optische Verbindung mit der ersten Empfängerzeile 5 und der zweiten Empfängerzeile 5′′ jeweils im Wechsel. Die zweite Empfängerzeile 5′′ ist vorzugsweise unterhalb des Schlittens 12 mit der Linearführung 13 angebracht.

Der Führungsbock 10 ist mit einem Schlitten 12 auf der Linearführung 13 angeordnet und auf dem Schlitten 12 an einer Welle 14 quer zur Fahrleitung 7 schwenkbar gelagert. Überschreitet die auf dem Führungsbock 10 in der Fahrbewegung des Schienenfahrzeuges gleitend aufliegende Fahrleitung 7 eine äußere Sollage, so kippt der Führungsbock 10 auf der Welle 14 zur Seite und die Fahrleitung 7 kann unbeschadet aus dem Führungsbock 10 heraus gleiten.

Der Schlitten 12 ist mit dem Führungsbock 10 auf der Linearführung 13, entgegen der Bewegungsrichtung des Schienenfahrzeuges, auf der Linearführung 13 von der Fahrleitung 7 abschwenkbar gelagert. Stößt der Führungsbock in der Fahrbewegung auf ein Hindernis, so schwenkt der Schlitten 12 mit dem Führungsbock 10 von der Fahrleitung 7 ab.

Der Führungsbock 10 ist mit dem Schlitten 12 und der Linearführung 13 federnd mit dem Stromabnehmer 15 verbunden.

In den Fig. 5 und Fig. 6 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt.

An der Schleifleiste 11′ sind zu beiden Querseiten a und b Meßhörner 16a und 16b aufgesetzt. Die Meßhörner 16a und 16b besitzen eine nach oben zur Fahrleitung 7 ausgebildete Ausbauchung 17a und 17b, die über die Schleiffläche 11.1 der Schleifleiste 11 ragt. In den Ausbauchungen 17a und 17b sind auf der Seite zu der Schleiffläche 11.1 der Schleifleiste 11′ Öffnungen 18a und 18b eingebracht, durch die ein Strahlengang 2′ eines optischen Senders 1′ über eine Umlenkeinrichtung 18′, die in eine der Ausbauchungen 17a oder 17b angeordnet ist, hindurch gelenkt wird. In der jeweils gegenüberliegenden Ausbauchung 17b oder 17a ist eine optische Empfängerzeile 5′ angeordnet, die mit dem optischen Sender 1′ über eine Meßstrecke 3′ des über die Schleiffläche 11.1 der Schleifleiste 11 gelenkten parallel verlaufenden Strahlenganges 2′ optisch miteinander verbunden sind.

Der optische Sender 1′ ist in der Darstellung der Figur unterhalb der Schleifleiste 11′ angebracht.

Als optischer Sender 1′ ist ein Laser dargestellt, dessen divergente Strahlen durch eine Linse 9′ in einen parallelen Strahlengang umgeformt werden.

Sofern es der Platz in dem Meßhorn 16a oder 16b erlaubt, kann auch der optische Sender 1′ in diesem angeordnet sein.

Ebenso kann auch an der Stelle der Empfängerzeile 5′ eine Umlenkeinrichtung in einem der Meßhörner 16b oder 16a eingesetzt sein. In diesem Fall ist die Empfängerzeile 5′ dann unter der Schleifleiste 11′ angebracht.

An den Meßhörnern 16a und 16b der Schleifleiste 11′ können, wie in Fig. 6 gezeigt ist, quer zur Schleiffläche 11.1 in vorteilhafter Weise An- und Ablaufschrägen 22a und 22b angeformt sein. Die An- und Ablaufschrägen dienen dazu, daß z. B. bei kreuzendene Fahrleitungen, über die die Schleifleiste mit den Meßhörnern gleitet, keine Schläge auf die Schleifleiste wirken, die zu deren Beschädigung führen können.

Die Schleifleiste 11′ kann auch aus einem Isolierkörper bestehen. Die Schleifleiste 11′ ist dann speziell nur für die Messungen als Meßschleifleiste hergerichtet und dient nicht der Stromabnahme. In diesem Fall muß eine zweite Schleifleiste zur Abnahme des Fahrstromes angeordnet sein.

Die optischen Empfängerzeilen 5, 5′ und 5′′ können aus einer Vielzahl optisch voneinander isolierter Lichtwellenleiter bestehen, die mit ihrem einen Ende c ihrer Stirnfläche der Meßstrecke zugewandt und mit ihrem anderen Ende d mit einer nicht in den Figuren mit dargestellten Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug verbunden sind. Die optische Empfängerzeile kann auch aus einer CCD-Zeile und einem Signalumsetzer bestehen, die ebenfalls über eine optische Strecke mit der Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug verbunden ist.

Von der Fahrleitung 14 wird jeweils ein Teil des Strahlenganges 2′ durch die Fahrleitung 7 abgedeckt und ein Schatten mit einer scharfen Hell-Dunkel-Grenze auf die Empfängerzeile projiziert, dessen Abbildung ein Maß für die Stärke der Fahrleitung bildet.

Zur Bestimmung der relativen Seitenlage der Fahrleitung ist wiederum ein Führungsbock 10 parallel zu der Schleifleiste 11′ angeordnet.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die zweite Empfängerzeile 5′′ auch entfallen. In diesem Fall wird die Lage des Schlittens 12 mit dem Führungsbock 10 in an sich bekannter Weise über einen Wegaufnehmer auf der Linearführung 13 erfaßt, deren Lage direkt der Lage der Fahrleitung 7 auf der Schleifleiste 11 bzw. 11′ entspricht.

Treten Unebeneinheiten oder Stöße an der Fahrleitung 7 auf, so entstehen an dem Stromabnehmer bzw. dem Führungsbock 10 Schwingungen, die zu einer Verschiebung der Hell-Dunkel-Grenzen der projizierten Schatten auf der Empfängerzeile 5 bzw. 5′ führen und ein Maß für die Größe und Richtung der Stöße bilden.

Der Schlitten 12 mit der Linearführung 13 bieten die Möglichkeit, daß zur Beobachtung des Fahrleitungsverlaufes eine Videokamera mitgeführt werden kann.

Die Lösung ist nicht nur auf Stromabnehmer mit einer Schleifleiste beschränkt, sondern kann auch für andere Stromabnehmer, so zum Beispiel für Stromabnehmer von Oberleitungsomnibussen, gleichermaßen eingesetzt werden.

Claims (15)

1. Meßverfahren zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie der Erfassung von Stößen an Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge mit einem Stromabnehmer mit Schleifleiste zur Abnahme eines Fahrstromes, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich auf die Fahrleitung in einem Winkel von 90° bzw. annähernd 90° zu deren Schleiffläche, ein von einem optischen Sender abgestrahlter, parallel verlaufender Strahlengang gerichtet ist, der über eine Meßstrecke mit seinen Begrenzungsstrahlen auf eine gegenüber angeordnete erste optische Empfängerzeile trifft und einen Schatten der Fahrleitung abbildet, der direkt proportional der Stärke der Fahrleitung ist, und ein Strahlenteil des Strahlenganges oder, in einer Taktfrequenz, der gesamte Strahlengang auf eine Umlenkeinrichtung gelenkt wird, die auf einem Führungsbock angeordnet ist, der der Lage der Fahrleitung folgt, und die Umlenkeinrichtung den Strahlenteil oder den gesamten Strahlengang auf eine zweite optische Empfängerzeile lenkt und einen Lichtpunkt projiziert, dessen Verschiebung der Lage der Fahrleitung direkt proportional ist.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der parallele Strahlengang von einem aus einer Laserdiode bestehenden optischen Sender emittiert wird, dessen divergenter Strahlengang von einer Linse umgeformt wird.

3. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der parallele Strahlengang von einem optischen Sender abgestrahlt wird, der das Tageslicht bündelt.

4. Meßverfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den Empfängerzeilen die Hell-Dunkel-Grenzen der abgebildeten Schatten bzw. der Lichtpunkt als Meßsignale über eine optische Strecke einer Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug zugeführt werden.

5. Meßverfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Führungsbockes zu einer Linearführung erfaßt wird, die der Lage der Fahrleitung zur Schleifleiste proportional ist, und als Signal über eine optische Strecke einer Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug zugeführt wird.

6. Meßvorrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens zur Bestimmung der Stärke und der Seitenlage von Fahrleitungen sowie der Erfassung von Stößen an den Fahrleitungen für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge mit einem Stromabnehmer mit Schleifleiste zur Abnahme eines Fahrstromes, dadurch gekennzeichnet, daß zur einen Seite der Fahrleitung (7) ein optischer Sender (1) bzw. (1′), in einem Winkel von 90° bzw. annähernd 90° zur Schleiffläche (7.1) der Fahrleitung (7), mit seinen parallelverlaufenden Strahlengang 2 auf die Fahrleitung 7 gerichtet ist und zur gegenüberliegenden Seite eine optische Empfängerzeile (5) bzw. (5′) angeordnet ist, die über eine Meßstrecke (3) mit dem optischen Sender (1) verbunden ist, und in dem Strahlengang (2) oder teilweise in dem Strahlengang (2) an einem Führungsbock (10), auf dem die Fahrleitung (7) gleitend aufliegt, eine Umlenkeinrichtung (8) angeordnet ist, die mit dem Führungsbock (10) der Lage der Fahrleitung (7) folgt und eine optische Verbindung mit einer zweiten optischen Empfängerzeile (5′′) herstellt.

7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (1) und die Empfängerzeile (5) an dem Führungsbock (10) angeordnet sind.

8. Meßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbock (10) parallel zu der Schleifleiste (11) mit einem Schlitten (12) auf einer Linearführung (13) angeordnet und auf dem Schlitten (12) an einer Welle (14) quer zur Fahrleitung (7) schwenkbar gelagert ist und der Führungsbock (10) mit dem Schlitten (12) und der Linearführung (13) federnd an dem Stromabnehmer (15) angebracht sind.

9. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (12) mit dem Führungsbock (10) auf der Linearführung (13), entgegen der Bewegungsrichtung, von der Fahrleitung (7) abschwenkbar gelagert ist.

10. Meßvorrichtung nach Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Strahlengang (2) angeordnete Umlenkeinrichtung (8) mit einem Steller verbunden ist und die zweite Empfängerzeile unterhalb des Schlittens (12) angebracht ist.

11. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schleifleiste (11′) zu beiden Querseiten (a) und (b) Meßhörner (16a) und (16b) aufgesetzt sind, die jeweils eine Ausbauchung (17a) bzw. (17b) besitzen, die über die Schleiffläche (11.1) der Schleifleiste (11′) ragen, und in eine der Ausbauchungen (17a) oder (17b) ein optischer Sender (1′) und in der jeweils gegenüberliegenden Ausbauchung (17b) oder (17a) eine optische Empfängerzeile (5′) angeordnet sind, die durch Öffnungen (18a) und (18b) in den Ausbauchungen (17a) und (17b) über eine Meßstrecke (3′) eines über die Schleiffläche (11.1) der Schleifleiste (11′) gelenkten parallel verlaufenden Strahlenganges (2′) optisch miteinander verbunden sind.

12. Meßvorrichtung nach Anspruch 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Empfängerzeilen (5′) und (5′′) aus einer Vielzahl optisch voneinander isolierter Lichtwellenleiter (19) bzw. (19′) bestehen, die mit ihrem einen Ende (c) ihrer Stirnflächen der Meßstrecke (3) bzw. (3′) zugewandt sind und mit ihrem anderen Ende (d) mit einer Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug verbunden sind.

13. Meßvorrichtung nach Ansprüchen 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Empfängerzeilen (3), (5′) und (5′′) aus CCD-Zeilen und Signalumsetzer bestehen, die über eine optische Strecke mit der Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug verbunden sind.

14. Meßvorrichtung nach Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifleiste (11′) aus einem Isolierkörper besteht und eine zweite Schleifleiste zur Abnahme des Fahrstromes angeordnet ist.

15. Meßvorrichtung nach Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Führungsbock ein Wegaufnehmer verbunden ist, der über eine optische Strecke mit der Auswerteeinrichtung in dem Schienenfahrzeug verbunden ist und die Lage des Führungsbockes auf der Linearführung signalisiert.